Юридические исследования - ЛЮДИ, МАШИНЫ И ИСТОРИЯ. С. Лилли. (Часть 1) -

Г лава 4

СРЕДНИЕ ВЕКА (500—1450 годы)

В результате ослабления, а затем окончательного распада Римской империи временно были утеряны наивысшие достижения цивилизации. Искусство, литература, теоретические и прикладные вопросы науки были преданы забвению (если не считать небольших территорий, где их хранили в законсервированном виде, чтобы передать их позднее людям ради их блага). Многие историки культуры касались только или преимущественно этой стороны развития цивилизации и поэтому считали средние века мрачной эпохой, которая привела к гибели цивилизации и на протяжении которой не было почти никакого прогресса, пока в период довольно чудодейственного Возрождения люди не открыли повторно изящные искусства и науки древней Греции и античного Рима, чтобы на их основе вернуться в лоно цивилизации.

ВОЗРОЖДЕНИЕ ПРОГРЕССА

Нельзя забывать, что в древнем мире искусство, литература и наука были исключительной привилегией небольшой кучки состоятельных и праздных людей. Они не могли служить истинными критериями достигнутого уровня цивилизации. Если выйти за их рамки, чтобы посмотреть на условия жизни вообще, то средние века предстанут перед нами как эра возрожденного прогресса после длительного периода сравнительного застоя. Уровень цивилизации следует определять не только по вершинам интеллектуальной культуры, но и по уровню жизни всего народа. А этот уровень в свою очередь зависит от совершенствования орудий труда, при помощи которых человек вырывает у природы все, что ему необходимо для жизни, то есть от технических новшеств до их практической реализации. Как мы видели, развитие орудий труда фактически полностью приостановилось примерно к 2500 г. до н. э. В железном веке оно возобновилось, но даже если учесть все изложенное в предыдущей главе, то темпы такого развития нельзя признать особенно высокими, так как речь в этой главе шла о периоде протяженностью свыше 15 столетий. Мы видели и то, как классический мир не сумел воспользоваться должным образом передовыми методами производства, находившимися в его распоряжении, в частности таким изобретением, как водяное колесо, которое сулило экономию на рабочей силе. Средневековье началось с широкого распространения машин, применение которых сдерживалось раньше наличием подневольного труда. Через несколько столетий этой эпохи был сделан ряд изобретений, заложивших фундамент под современный мир. Как следствие весьма заметно повысился жизненный уровень простого люда. Недаром говорят, что крепостным в X веке (когда только что начиналось Возрождение) жилось лучше, чем народным массам в годы наивысшего расцвета Римской империи.

Причины возобновления технического прогресса еще не совсем ясны. Их нужно искать отчасти в социальных переменах в Римской империи, вызванных падением ее могущества, и отчасти в нашествиях варваров, приведших в конце концов к полному крушению империи.

За пределами Римской империи варварские племена изобретали и совершенствовали орудия труда, не будучи сдерживаемы теми ограничениями, речь о которых шла в предшествующей главе. Их в этом отношении можно уподобить тем варварам, которые еще на заре цивилизации научились делать орудия труда из железа. Они изобрели косу, которую у них позаимствовали римляне, во многом усовершенствовали соху, о которой римляне знали, но которой они почти не пользовались. Даже находясь под властью Рима, варварские племена продолжали вводить новшества. Так, на полях древней Галлии в I веке н. э. урожай убирали очень примитивной жаткой, в которую впрягали волов, а обмолачивали зерно деревянным цепом, изобретенным, по-видимому, в IV веке *.

¹ До этого молотьбу производили разными способами — гоняли скот по снопам, волочили по ним слеги с камнями, просто выколачивали кольями.

Вторжение варваров, опустошивших в конце концов империю, принесло с собой более равноправное общество, разумеется, далеко ушедшее от первобытно-общинного строя, но еще недостаточно приблизившееся к обществу с резким классовым делением по сравнению с Римским государством.

Вместе с тем постепенно менялся общественный строй Римской империи, в частности шли к упадку рабовладельческие отношения, которые, как уже не раз отмечалось, задерживали движение вперед. Рабство исчезло не сразу — его масштабы в Римской империи сокращались на протяжении последних столетий ее существования и первых столетий средневековья. По сути дела, новых рабов Рим мог приобретать до тех пор, пока он оставался сильной державой с возраставшим военным могуществом. С ослаблением его могущества приток рабов стал ослабевать, а это, естественно, означало только возврат к более первобытному образу жизни, пока не возникла новая производственная основа.

В более поздний период Римской империи наблюдалось движение вспять, к такой форме организации, которая существовала до возникновения крупных рабовладельческих государств, а именно к системе местных автономных хозяйств, самостоятельно производящих продукты сельского хозяйства и изделия небольшого ремесленного производства и ведущих весьма ограниченную торговлю главным образом такими товарами первой необходимости, как железо и соль. Из смешения этой формы производства с почти бесклассовым общественным строем варварских племен и возник местный уклад средневековья, резко ослабивший классовое деление. Прежде общество делилось на слои от «божественного» императора до «скотоподобных» рабов. Теперь же общество состояло из крепостных, привязанных к обрабатываемой ими земле, но наделенных совершенно определенными правами на получение той или иной доли продуктов своего труда, и помещиков, поддерживавших довольно тесные связи со своими крепостными, чтобы иметь действительное представление о процессах производства.

В этих условиях физический труд стал достойным занятием и пользовался уважением. А новая гуманистическая этика христианства (возникшая в порядке протеста против бесчеловечного римского правления) способствовала укреплению подобных отношений, что совершенно определенно выражалось в тех монастырских орденах, в которых монахи занимались как физическим трудом, так и изучением грамоты, впервые насаждая непреходящую традицию заинтересованности грамотных людей процессами производства. Крепостной ремесленник стоял ступенью выше, чем раб-ремесленник. Позднее, когда города отстояли свою независимость от помещиков и когда цехи (гильдии) превратились в сильные организации, защищающие интересы ремесленников, искусный мастеровой стал довольно весомым членом общества. При подобных обстоятельствах талантливый мастеровой получал возможность изобретать и совершенствовать, будучи уверен, что плоды его усилий сулят выгоду не только его хозяевам, но и ему самому. Подобные перемены содействовали изобретательству.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИРОВОГО ОПЫТА

Так или иначе, но самой интересной новой особенностью средневекового общества была его способность к перениманию и совершенствованию технических новинок, созданных в других странах. Древние народы в большинстве случаев сильно противились новым веяниям из других государств. Техника в древнем Египте оставалась до его покорения греками на уровне бронзового века. Как уже отмечалось, римляне не сумели воспользоваться техническими изобретениями, сделанными в соседних государствах или даже внутри самой империи. Но средневековая Европа, напротив, собирала изобретения из всех стран, особенно из Китая, и создавала из них единый фундамент для нашей современной цивилизации.

На протяжении большей части средневековья, которому посвящена настоящая глава, Западная Европа была далеко не самой передовой частью мира. Византия в гораздо большей мере сохраняла утонченность древней цивилизации, которую Запад перенял у нее лишь в конце средних веков. Ислам с момента установления своего господства в VII и VIII веках шел на несколько веков впереди Запада. И почти до конца этого периода самой передовой в техническом отношении страной был

Китай К Однако все эти страны пришли в конце концов в упадок, а Средневековая Европа, собирая передовые идеи и изобретения у других, пополняя их своими собственными, развивая и соединяя их в единое целое, создала основанную на новых машинах цивилизацию, возвещавшую о приходе современного мира. Такое жадное стремление учиться у других могло быть следствием непрерывных потрясений, вызываемых нашествиями варваров, начиная с третьего столетия и кончая десятым. Обстоятельства вынуждали европейцев к подобной гибкости.

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИЛЫ

Начало средневековья характеризовалось острой нехваткой рабочих рук. В древности тяжелые работы выносили на своих плечах массы рабов. В средние века пришлось искать другое решение вопроса. Им стало использование иных источников двигательной силы, помимо силы мускулов человека.

На первых порах стали гораздо шире применять водяное колесо, использованию которого в Римской империи почти до самого ее падения мешал труд рабов. Почти во всех письменных свидетельствах VI и VII веков содержатся упоминания о водяном колесе. На юге Трента и Северна (Англия) в 1086 году было 5624 водяные мельницы, по одной приблизительно на каждые 50 хозяйств. Этого, несомненно, было достаточно, чтобы коренным образом изменить условия жизни людей. Новая разновидность мельницы, приводимая в движение силой прилива, появилась на побережье Адриатического моря в 1044 году, а в Довере — где-то между 1066 и 1086 годами.

На первых порах водяное колесо, как и в Древнем Риме, только мололо зерно. Но скоро его стали применять для самых разнообразных нужд, например на сукноваляльном производстве. Оно отбивало сукно в воде, которое становилось от усадки плотнее и прочнее. Прежде валяли руками, ногами и даже палками, но с XI века (возможно, с конца X) это стали делать силой воды, поднимавшей падающие молоты посредством кулачков на валу колеса (рис. 9). Подобные мастерские уже в

XIII веке перестали быть редкостью. По такому же принципу в XI и XII веках ^{^[9]} стали строить кузнечные молоты и кузнечные мехи, в XIII веке появились бумажные фабрики, а в XIV — рудодробилки. Начиная с XI века силу воды стали применять в самых разнообразных случаях, например для толчения вайды (растения, дающего синюю краску), дубовой коры и т. п. К концу

XI века ею начали пользоваться для подъема воды в целях орошения, в XIII — на лесопилках и для точки ножей, а в XIV — для волочения проволоки (рис. IV), растирания красок и для привода токарных станков. За триста-четыреста лет водяное колесо претерпело эволюцию от устройства, применявшегося исключительно для размола зерна, до универсального двигателя, повсеместно используемого в различных отраслях промышленности и облегчающего по возможности труд человека.

Ветряные мельницы, появившиеся в Европе к концу

XII века, подчинили человеку еще и силу ветра. В странах ислама ветряные мельницы встречаются уже с VII века. Но устроены они были совсем иначе: к ободу горизонтального колеса с жерновом, вращавшегося на вертикальном валу, крепили лопасти. Европейская же конструкция походила на современную ветряную мельницу. Ее крылья отходили от горизонтального вала, вращение которого передавалось жернову парой зубчатых

колес. По сути дела, это была водяная мельница Ветру- вия (рис. 8), поставленная с ног на голову и с лопастями вместо водяного колеса. Очень сомнительно, чтобы она была простой копией восточной мельницы. Возможно, это был отклик людей, уже знакомых с водяными колесами, на рассказы, скажем, крестоносцев о том, что сарацины запрягли ветер.

О ветряной мельнице в Европе впервые упоминается приблизительно в 1180 году в одном документе из Нормандии. До конца столетия ее наличие было зарегистрировано в отдельных местах на территории от Йоркшира до Леванта. Приспособить ветряную мельницу для обслуживания каких-либо процессов, кроме мукомольного, было не так легко, как водяное колесо. Но приблизительно с 1400 года она становится основой водоподъемных работ при осушении в Нидерландах. Время от времени ее используют как привод различных механизмов, например для рудничного подъемника в Чехии в XV веке.

Самые первые ветряные мельницы в Европе были козловыми, так что весь корпус поворачивался на козлах для наведения ветроколеса на ветер (рис. VI). Это очень жестко ограничивало размеры мельниц. В шатровой мельнице (рис. VII) ходовая часть помещена в неподвижный корпус, а поворотный шатер несет лопасти и шестерни. Ее мощность была уже в два-три раза больше. По-видимому, такая мельница появилась к концу

XIV века но широкого распространения не получила вплоть до XVI века, пока голландские инженеры не усовершенствовали ее, использовав все потенциальные возможности, и не приступили к применению для многих производственных нужд.

УПРЯЖЬ

До изобретения парового двигателя единственным источником двигательной силы, помимо ветра и воды, был скот. Надо помнить, что упряжь в том виде, какой она была еще к 3000 году до н. э., годилась только для волов, но лошадь и осел в ней тратили почти всю свою силу попусту (см. рис. 2). История развития современной упряжи весьма запутана. В Китае упряжь значительно усовершенствовали самое позднее ко II веку до н.э.,введя мягкий хомут (форейтор). Хомут охватывал грудь лошади ниже, а приблизительно по середине его крепил горизонтально ременный тяж, что освобождало шею животного от давления, делавшего столь малоэффективной древнюю упряжь. Вместо ярма и дышла, как на рис. 2, лошадей стали запрягать в оглобли. Еще в Римской империи предпринимались отдельные такие попытки, но там подобная упряжь не получила распространения. Упряжь подобного рода появилась в Европе к IX веку и скоро прочно вошла здесь в обиход. Все эти факты, равно как и некоторые другие подробности о существовании упряжи в других местах, дают основание полагать, что подобное усовершенствование могло быть сделано еще древними народами, населявшими степные районы Средней Азии, а оттуда проникло в Китай, где такая упряжь вошла повсеместно в обиход. Опробовал ее и Рим, но отказался от нее, будучи технически консервативным обществом. В средние века она снова пришла в ЕЬропу из Китая совершенно самостоятельным путем.

Современная упряжь с мягким хомутом, постромками и оглоблями тоже, видимо, проникла из Средней Азии, ибо в Китае она уже появилась между III и VII веками н. э., тогда как в Европе она существует, по некоторым предположениям, приблизительно с IX века и распространяется повсюду в этом своем окончательном виде к

XII веку. В Древнем Риме спорадически предпринимались попытки запрягать лошадей цугом; но такая упряжка распространилась лишь в средние века. Подковы появились в Европе в IX веке, и в XII веке ими стали пользоваться повсеместно. Изобрели их, видимо, тоже степные кочевники *.

Таким образом, люди научились наконец полностью использовать тягловую силу животных. В итоге расходы на сухопутные перевозки в три раза сократились со времен Римской империи до XIII века. Но этим дело не ограничилось. Теперь на сельскохозяйственных работах малоэффективных волов можно было заменить лошадьми и ослами. Альфред Великий [10] упоминает о конной пахоте в Норвегии в конце IX столетия, а Б. Тэпестри (около 1080 года) изображает и лошадь и осла на полевых работах. Тягловая сила животных широко использовалась и в качестве привода машин в том виде, в каком они были известны еще во времена Греции и Рима, но не получили тогда распространения из-за плохой упряжи и наличия рабовладельческого труда.

Эти три источника двигательной силы, которые наконец человек научился рационально использовать, коренным образом изменили положение во всем мире. Прежде высоты цивилизации были достоянием лишь господствующей кучки. Ее фундаментом служили огромные массы рабов, используемые не как рабочие руки, а как машина, как источник двигательной силы. Но лошадь в усовершенствованной упряжи заменяла теперь в этой роли 10 рабов, а хорошее водяное колесо или хорошая ветряная мельница — работу 100 рабов. В древних Афинах на двух свободных горожан приходилось приблизительно по одному рабу. В Англии в 1086 году, когда использование силы воды только что начиналось, мукомольные мельницы уже служили эквивалентом одному рабу на четыре- пять жителей. Поэтому новые источники двигательной силы создавали основу для развития более высокой цивилизации без рабства, которое по мере освоения этих источников постепенно отмирало.

ДРУГИЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ СРЕДСТВ ТРАНСПОРТА

Крупные достижения средневековья в области транспортных средств отнюдь не ограничивались совершенствованием упряжи. С четвертого тысячелетия до нашей эры вплоть до конца средних веков рулевой механизм кораблей оставался, по сути дела, неизменным. В действительности он мало отличался от гребного весла, несколько приспособленного для управления (рис. I). На крупных кораблях его крепили на корме и, чтобы усилить точку опоры, снабжали рычагом, несколько напоминавшим румпель. Почти так же с помощью широколопастного короткого весла управлял своей пирогой сидевший на корме дикарь. Но это был малоэффективный способ управления. Весло не давало большого упора и легко отклонялось под ударами волн. Для мелких каботажных судов периода 3000 года до н. э. этот недостаток особого значения не имел, но, по мере того как корабли становились крупнее и крупнее, несовершенство рулевого управления выявлялось все очевиднее и даже ограничивало размеры строившихся судов. Попытки разрешить эту проблему с помощью нескольких рулевых весел не принесли никакого успеха. При столь слабом рулевом управлении корабли не могли плыть против ветра и всегда находились во власти направления ветра. Поэтому на галерах приходилось держать много рабов, выполнявших разные работы, что способствовало сохранению рабства [11]. В VIII веке в Китае и в XIII веке в Европе² появилось рулевое управление современной конструкции. Руль начали прочно навешивать на ахтерштевень, являющийся продолжением киля и образующий таким образом единое целое со всем судном. Его устанавливали на достаточной глубине под водой, чтобы укрыть от мешающего действия волн. Теперь можно было сделать руль довольно большим по размерам и строить более крупные корабли с хорошими мореходными качествами, позволявшими плавать и против ветра. Усовершенствование рулевого управления позволило улучшать оснастку судов (очень медленно развивавшуюся после падения Римской империи), полностью завершенную к XV веку. За период с XIII по

XV век в развитии мореплавания было сделано больше, чем за предшествующие четыре тысячелетия. Со времени появления первых парусников до конца древнего мира навигация развилась от речного плавания лишь до пересечения Средиземноморья и каботажного мореходства вдоль побережий континентов (если не считать одного случая пересечения с попутными муссонами Индийского океана). И только в 1492 году, спустя два-три столетия после появления в Европе современного рулевого управления, человеку удалось пересечь Атлантический океан.

Компас — еще один важный вклад средневековья в развитие мореплавания — тоже раньше появился в Китае. Там начиная уже с I столетия до н. э. постепенно накапливались сведения о свойствах магнитных стрелок, «использовавшихся» при гаданиях, пророчествах и т. п. Китайские мореплаватели стали пользоваться компасом с XI или самое позднее с начала XII века. Европейский компас появился к концу XII столетия и по своей конструкции настолько отличался от китайского, что едва ли мог быть его простой копией. Не исключено, что мысль о компасе была подсказана сообщениями (поступавшими, вероятно, через страны ислама) о том, что уже было сделано в Китае.

Большой шаг вперед в развитии судоходства по внутренним водным путям означали шлюзы с воротами. Начало положили шлюзы с одним створом для пропуска судов. Шлюзы с верхними и нижними воротами появились в Нидерландах в XIV веке и, по-видимому независимо, в Италии в XV веке. В Китае шлюзы с одними воротами встречаются до нашей эры, а шлюзы с двумя воротами появляются в IX или X столетии. У китайцев, однако, это устройство использовалось исключительно редко, тогда как подобные шлюзы в Европе были столь тесно связаны с решением насущных задач, что их, вероятно, надо считать самостоятельным изобретением. Менее крупным, но существенным изобретением была тачка, решавшая задачи местных перевозок. В Китае она была известна с начала нашей эры, а в Европе появилась самое позднее в XIII веке.

Подобные огромные перемены в области способов и средств передвижения привели, естественно, к большим социальным последствиям. Одним из таких последствий, на первый взгляд не очень заметным, стала возможность более широкого использования силы воды, ветра и тягловой силы животных. Машина с тем или иным двигателем нужна лишь тогда, когда есть достаточно работы, чтобы сделать ее экономически выгодной. Обычно это сопряжено с доставкой заказов издалека. Усовершенствованные средства сообщения позволили в средние века подвозить зерно на центральную водяную мельницу или лес на крупную лесопилку. Древнему миру с его бедным транспортом приходилось довольствоваться производством более местного характера и столь мелкого масштаба, который исключал почти полностью возможности использования машин с двигателями. Таким образом, развитие подобных машин, усовершенствование средств передвижения и (как мы уже убедились) отмена рабства— все это было тесно связано между собой.

Наряду с этим новые средства передвижения проложили путь так называемой «торговой революции», эпохе большого расцвета торговли, наступившей в последние столетия средних веков. За несколько столетий европейские страны утратили способность обеспечивать себя всем необходимым, начав ввозить сырье и готовую продукцию (сначала предметы роскоши, а затем и товары первой необходимости) из всех стран мира. А это дало сильный толчок росту промышленности, а вместе с ней и развитию все более мощных машин, речь о которых пойдет в следующих главах. Более того, энергия воды, ветра и тягловая сила животных оставались основой развития всех крупных механизмов вплоть до XVIII столетия. До этого времени основными средствами передвижения оставалась лошадь с ее более совершенной упряжью и более совершенное парусное судно. Итак, описанные здесь средневековые изобретения положили реальное начало развитию нашего современного мира машин.

ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

И ТЕКСТИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Изменения в конструкции плуга, резко повысившие урожайность продовольственных культур, означали революцию в земледелии. В доисторические времена пахали сохой без колес, которую сам пахарь поддерживал на нужной высоте и под нужным углом. Соха давала неровную борозду, но даже и для этого пахарю приходилось прилагать огромные усилия. В отличие от современного плуга, который отрезает стерню и переворачивает ее, соха просто царапала почву. Таким несовершенным орудием, но оснащенным железным лемехом, в странах Средиземноморья пользовались вплоть до средних веков. Для обработки мягкой почвы она еще как-то годилась, но для твердого грунта на большей части северной и западной Европы она была просто бесполезна.

До 100 года до н. э. (возможно, еще в 400 году) варварские племена, населявшие территорию между Данией и Баварией, изобрели значительно более производительный тяжелый плуг, который разрезал и переворачивал стерню. Новый плуг получил с VI столетия широкое распространение в Европе. В своем окончательном виде он был снабжен вертикальным ножом, разрезавшим почву, лемехом, подрезавшим пласт, отвалом, переворачивавшим этот пласт, и колесами, позволявшими пахарю нести более ровную борозду и облегчавшими труд пахаря, делая ненужным поддержку плуга руками на нужной высоте. Неясно, когда плуг оснастили всеми этими приспособлениями. Колеса были известны еще во времена Римской империи, но в общий обиход они стали входить лишь с XI столетия. Отвал был изобретен, видимо, еще позже. Последовательное усовершенствование плуга придало ему к XIII веку почти современный вид. Помимо более производительного переворачивания почвы, этот плуг позволял проводить борозды, чередующиеся с гребнями, что улучшало дренаж и позволяло таким путем возделывать плодородные почвы на низменностях.

Поскольку среди предметов первой необходимости непосредственно за продовольствием идет одежда, постольку вполне естественно, что в эту эпоху прогресса коренным образом должны были измениться и текстильные машины. До конца античных времен ткацкий станок оставался примитивным легким устройством, состоящим из ряда связанных или скрепленных между собой, а иногда просто воткнутых в землю прутьев, почти без всяких механических приспособлений, облегчающих труд ткачей. В средние века ткацкий станок превратился в прочную станину, снабженную вальцами, делавшими ткачество непрерывным -процессом, подвесным бердом, обеспечивавшим плотную и регулярную прибивку уточины педальными ремизками и многими другими приспособлениями. Это уже была сложная машина, по сравнению с которой древний ткацкий станок выглядел детской игрушкой. В Европе такой почти совершенный станок появился в

XIII столетии, хотя его вполне можно было создать на основе изобретений, сделанных в странах Ближнего Востока в начале нашей эры.

Средневековая Европа позаимствовала у Китая еще одну разновидность ткацкого станка — станок с подвижными шнурами для поднятия и опускания нитей после каждого пролета челнока, позволяющий производить узорчатые ткани. Подобный ткацкий станок появился в Китае ко II веку до н. э., достиг Ближнего Востока к III веку н. э. и пришел в средние века в Европу.

К началу средних веков веретено оставалось таким же, каким его знали пряхи самых древних времен. Затем оно претерпело коренные изменения, которые увенчались изобретением прядильного станка. Технически

более простые процессы кручения и перематывания шелка (возможно, по образцу китайских станков конца XI века) были механизированы в Болонье в 1272 году. В XIV веке такой станок с водяным колесом в качестве привода стал весьма производительным и под присмотром двух-трех мастеровых заменял труд прежних нескольких сотен рабочих. В действительности именно производство шелковой нити сделало возможным подобное быстрое развитие мануфактурного прядильного производства. Столь же быстрый рост при производстве льняной, бумажной и шерстяной пряжи был невозможен, так как здесь короткие волокна приходилось скручивать в непрерывную нить. Но одновременно совершавшиеся усовершенствования превратили простое веретено в прядильное колесо, которое еще пару столетий назад можно было встретить во всех деревенских домах и которое до сих пор часто встречается в наших музеях. Большое колесо вращали вручную (позже это делали посредством педального механизма, см. стр. 78), а перекинутая с него на малое колесо веревка быстро вращала его вместе с веретеном (рис. 10). На первых порах такое колесо использовалось только для наматывания на катушку или шпулю нити, которую уже скрутили примитивным веретеном. Но уже к 1280 году колесо начали использовать и для прядения, а в XIV столетии оно получило широкое распространение. Мы уже упоминали о еще одном важном достижении текстильного призводства — использовании силы воды для валяния сукна.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ЧАСЫ

Самым сложным механизмом, созданным в средние века, были механические часы. В бронзовом веке люди пользовались водяными часами, в которых время измерялось количеством воды, вытекающей через небольшое отверстие из сосуда. Древние греки усовершенствовали их, снабдив разными регулирующими механизмами и циферблатом со стрелкой, соединявшимися с часами механически. Вполне возможно, что еще в Древней Греции или в Древнем Риме, но уже совершенно определенно в VI веке у арабов часы оснастили искусным механизмом, заставлявшим каждый час выскакивать наружу какую- нибудь куклу. Но водяные часы никогда не показывали точное время.

Равномерность хода механических часов, приводимых в движение подвешенной гирькой, зависит от спуска («сторожка»), который через определенные промежутки времени прерывает движение часового механизма. Происхождение этого устройства еще туманнее, чем в случае подавляющего большинства средневековых изобретений. У китайцев с начала нашей эры были часы (или действующие астрономические модели), которые приводились в движение от водяного колеса. Одни из них, созданные между 1088 и 1092 годами, имели своебраэное спусковое устройство, которое задерживало вращение колеса до тех пор, пока каждый ковш не наполнится в свою очередь доверху, и затем допускало его поворот на определенный угол. Есть достаточно веские основания полагать, что подобные устройства относятся к 725 году. Однако это приспособление не было настоящим спуском, поскольку вращение колеса определялось главным образом течением воды. Оно весьма отличалось от балансового и шпиндельного спусков европейских часов XIV столетия (рис. V). Сколько-нибудь достоверных данных о том, что изобретения Китая повлияли на развитие часовых механизмов в Европе, не имеется, хотя такая возможность и не исключена.

В Европе Виллард де Гонкур описывал (приблизительно в 1250 году) грубое спусковое устройство, позволявшее фигурке ангела всегда показывать рукой на солнце. Но это опять же мало напоминает шпиндельный спуск. Возможно, что в XIII веке уже были механические часы, но пользоваться одним словом «часы» нецелесообразно, чтобы не стереть разницу между механическими и водяными часами. Самая ранняя достоверная дата появления в обиходе шпиндельных механических часов относится приблизительно к 1340 году или несколько позже (с точностью до нескольких лет). С тех пор они быстро вошли в общее употребление и стали предметом гордости городов и соборов. Пружинные часы появились к 1450 году, а к концу этого столетия вошли в применение переносные часы, но еще слишком крупные, чтобы их можно было назвать карманными или наручными.

Производство часов, даже таких крупных и несовершенных, какими были первые образцы, требовало гораздо более высокой точности изготовления, чем все прежние машины. Говорят, что современное машиностроение есть детище от брака тонкого мастерства часовщика с техникой тяжелого машиностроения, применявшейся строителями мельниц и других мощных двигателей.

БУМАГА И КНИГОПЕЧАТАНИЕ

Одним из самых поздних и величайших достижений средневековья было книгопечатание. В Китае оно началось на несколько столетий раньше, чем в Европе, но не известно, в какой мере европейцы переняли его и в какой изобретали его самостоятельно Европа, несомненно, обязана Китаю изобретением одного из самых основных материалов для печатания — бумаги, которая была единственным достаточно дешевым материалом, обладавшим всеми нужными свойствами. Бумага появилась в Китае около 100 года н э. и вплоть до VII века оставалась достоянием только Китайской империи. Затем она появилась в 751 году в Самарканде, лежавшем на пути из Китая к тогда процветавшей Арабской империи. Затем мы можем проследить ее распространение по странам господства ислама через Багдад (793 год), Египет (900 год) и Марокко (1100 год) до Испании (главного стыка арабской и европейской цивилизаций) приблизительно до 1150 года. Оттуда она проникла в Южную Францию к 1189 году, в Италию — в XIII веке, в Германию—в

XIV веке и т. д.

В процессе изобретения книгопечатания можно наметить три главных этапа. Сначала печатали с деревянных форм, вырезавшихся из дерева но одной для каждой страницы. На следующем этапе печатали подвижными литерами, изготовляемыми из дерева или какого-либо иного материала. Имея несколько сот штук каждой литеры, печатник мог набирать из них целую страницу текста в рамку, затем перейти к набору следующей страницы и т. д. Но при таком способе печати каждую литеру приходилось вырезать в количестве нескольких сотен штук. И наконец, текст начали набирать методом массового производства, отливая из металла все литеры в одной форме.

В Китае книгопечатание с деревянных форм появилось в VI веке. Примерно в 1045 году там начали применять глиняные формы, а около 1314 года распространились деревянные литеры. Наконец, в Корее с 1392 года литеры стали отливать из металла, а в 1409 году этим способом была напечатана первая книга. Но огромное количество экземпляров каждой литеры, необходимое для китайской грамоты, задерживало здесь развитие печатания металлическими литерами. Печатание достигло Персии в 1294 году, но на протяжении последующего столетия, видимо, дальше не пошло.

Европейские методы печатания были совершенно иными, чем у китайцев. Следовательно, несмотря на значительное отставание во времени, можно с уверенностью сказать, что это изобретение было не просто завезено в Европу из Китая. Но вполне вероятно, что с развитием более тесных торговых отношений между двумя цивилизациями до Европы дошли вести о книгопечатании в

Китае, наталкивавшие отдельных лиц на разработку подобного же дела.

Ксилография для печатания бумажных денег, игральных карт и картинок религиозного толка появилась в Европе к концу XIV века и довольно широко распространилась в начале XV (а это, несомненно, было связано с сообщением о подобном способе и, быть может, даже с образцами такой печати, попадавшими в Европу из Китая и Монголии благодаря оживленным торговым связям). Напечатанные ксилографическим способом книги появились примерно в 1450 году. Переход к металлическим литерам произошел, по-видимому, быстро (промежуточного этапа в Европе не было). Уцелевшие в Авиньоне следы подобных попыток относились к 1444 году, а в Гарлеме они проводились, вероятно, даже несколько раньше. Но заслугу разрешения многих технических задач по усовершенствованию процесса печатания принято приписывать (хотя и не единодушно) жителю немецкого города Майнца Иоганну Гутенбергу, который начал работать в этом направлении с 1436 года и стал печатать свои книги приблизительно с 1450 года (с точностью до двух лет в ту или другую сторону от этой даты). К 1500 году книгопечатание проникло в 12 европейских стран. К этому времени уже было издано около 40 000 экземпляров книг (рис. VIII).

Печатание оставило столь же глубокий след в жизни человечества, как и изобретения в области двигательных средств передвижения, о которых речь шла раньше. Читатель и сам может составить представление о последствиях книгопечатания, подумав о его роли в современном мире или о его влиянии на ход истории человечества после освоения этого открытия, то есть начиная с XV века. Здесь уместно отметить и то, что книгопечатание сыграло важную роль в уничтожении одного из основных противоречий, которые до сих пор препятствовали наилучшему использованию талантов человека в интересах технического прогресса. Оно разрушило стену отчуждения между мастеровым-практиком и грамотным человеком. Мы уже видели, как социальные перемены уничтожали подобное отчуждение, ослабляя классовое различие и делая практические дела более важными и почетными. Более того, печатание сделало книгу доступной широким слоям населения, так как до этого изготовление книги переписыванием от руки делало из нее дорого стоившую ценность. Спустя одно или два столетия любознательный и честолюбивый мастеровой получил возможность узнать из книг о накопленном другими опыте и обратить эти познания на решение своих задач. Это была такая же революция, как и открытие железа. Последнее демократизировало орудия труда, а книгопечатание сделало то же самое с источниками познания. Оно стало в последующие столетия важным моментом в убыстрении темпов технического прогресса.

КРИВОШИП И ПЕДАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

Машины, которые мы сейчас рассматриваем, имеют гораздо более сложное устройство по сравнению с машинами древнего мира. Это объясняется накоплением познаний о том, как соединять между собой механические элементы, чтобы движение одного вида преобразовать в другое. Особенно важны в этой связи способы преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поступательного во вращательное. При преобразовании первого вида основным механизмом служит кулачок, который был известен еще греческим инженерам, например Герону, но он использовался в античном мире лишь для так называемых «механических забав». И только в средние века этот механизм стал приносить пользу в машинах, упоминавшихся в разделе «Рациональное использование двигательной силы».

Основным механизмом для превращения поступательного движения во вращательное служит кривошип, о котором, по-видимому, люди совершенно не догадывались в древности. Даже кажущаяся нам столь простой мысль о том, чтобы вращать ручную мельницу, взявшись за укрепленную у края верхнего камня вертикальную рукоятку, видимо, не приходила им на ум. Большие мельничные жернова вращали рабы или животные, ходившие по кругу. Менее же крупные жернова приводились в движение с помощью выступавших сбоку радиальных рукояток (что, вероятно, позволило прибегать к попеременному незначительному повороту жернова в обоих направлениях). Вертикальная рукоятка, позволяющая осуществлять непрерывное вращение благодаря кривошипному устройству, появилась только в средние века *. Пожалуй, это было одним из изобретений, принадлежавших варварам. Но даже и тогда людям было трудно уяснить себе принцип действия и распространить его на другие сферы, поскольку о дальнейшем использовании кривошипа ничего не было известно приблизительно до 850 года, когда им стали вращать точильные камни. Затем кривошипом начали оснащать шарманку, возможно в X веке, но не позднее XII века. В XIV или в начале XV века кривошипом закручивали пружины самострелов. К этому времени его стали использовать и для других целей, например в катушках для наматывания мотков пряжи и в таком крайне важном, хотя и простом инструменте, как столярный коловорот. Во всех перечисленных случаях применения кривошипа его вращали вручную. Но приблизительно в 1430 году мы впервые встречаемся с кривошипно-шатунным механизмом ^{^[12]}, приводившим в движение мукомольную мельницу.

Меж тем педальный механизм претерпевал свою самостоятельную эволюцию — в ткацких станках, в приводах токарных станков (посредством механизма, к описанию которого мы скоро перейдем) и в кузнечном молоте с педальным управлением, который появился в XIV веке. Приблизительно к 1430 году человек соединил педаль, шатун и кривошип воедино в виде привода, знакомого нам по современным простым швейным машинам. Мукомольные мельницы и на этот раз оказались первой областью его применения. Вот когда появился наконец один из практически важных для современных машин механизм. Но даже и теперь внедрение такого привода проходило медленно, вероятно из-за механических трудностей с изготовлением хороших подшипников. В 1480 году его применяли для вращения точильных камней и только с XVI века стали использовать в прядильных и токарных станках.

Набор столярных инструментов, с помощью которых создавались эти новые машины, пополнился по сравнению с древними временами не очень значительно, но и здесь не обошлось без важных сдвигов. Коловорот и сверло пришли на смену смычковой дрели, применявшейся в мезолитическую эпоху. А устройство токарного станка изменилось коренным образом.

Древний токарный станок (насколько можно судить по дошедшим до нас сведениям) был устроен ненадежно. Он состоял из нескольких соединенных между собой и вбитых в землю брусков. Изделие вращалось попеременно в обоих направлениях подмастерьем, тянувшим за концы обмотанной вокруг заготовки веревки. Столяр держал режущий инструмент просто руками, не пользуясь опорой или направляющим приспособлением. В средних веках станину и бабку токарного станка сделали жесткими приспособлениями. Не позднее 1250 года ремень, поворачивающий заготовку, прикрепляли внизу к педальному механизму, а наверху — к пружинящему передвижному шесту. Таким образом, у токаря появилась возможность вращать станок ногой через педаль, освободив руки для операций режущим инструментом. С середины XIV века для привода токарных станков начали использовать водяные двигатели. Ременным приводом через колесо с кривошипом стали пользоваться, видимо, уже с 1411 года, во всяком случае с этого столетия. Первые шаги к созданию передвижного супорта были предприняты приблизительно в 1480 году.

ДОСТИЖЕНИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ (ЧУГУН)

Хотя все рассматривавшиеся нами машины изготовлялись преимущественно из дерева, все несущие нагрузку детали и режущие кромки приходилось делать металлическими. Еще более острая потребность в металлах возникла с развитием военной техники в средние века, когда к старому вооружению прибавились сложное оружие и первые пушки. Так, в металлообработке мы находим начало той технологии, которая через одно-два столетия привела к промышленной революции. Например, волочильная доска для волочения железной проволоки (прежде ее ковали) была изобретена в X веке, а с водяным двигателем ее соединили в 1351 году (рис. IV). Как уже отмечалось, целый ряд других процессов обработки железа переводили на приводы от водяного колеса. Именно соединение кузнечных мехов с подобным источником двигательной силы для дутья и позволило выплавлять к концу средних веков чугун. Раньше вагранка не обеспечивала высокого нагрева, достаточного для расплавления металла, позволяла выплавлять только кричное железо (иногда со стальной поверхностью). По мере укрупнения печей в эпоху средних веков более мощное дутье способствовало полному расплавлению металла сначала чисто случайно, а позднее уже в специально регулируемых условиях.

Чугун впервые встречается в XIII веке, но, поскольку технические затруднения преодолевались очень медленно, в общий обиход он вошел лишь в XV веке^{^[13]}. Способ отливки в песчаных формах был разработан, по-видимому, в XIV или XV веке. Чугун отличается от кричного железа по своему составу и, следовательно, по своим свойствам (в частности, он более хрупкий, чем железо), из-за чего он не всегда заменял крицу. Тем не менее возможность выплавить более дешевый металл, чрезвычайно полезный при некоторых применениях, стала крупным вкладом в технический прогресс в последующие столетия. В действительности с приходом чугуна человек получил в свое распоряжение все основные материалы, которые покрывали его нужды до середины XIX века.

ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ

Таким образом, средние века изменили лицо промышленности. Началась эра энергетики, хотя до современного всеобщего проникновения все еще было далеко. Тем не менее многие виды работ стали выполняться за счет силы воды, ветра и животных, тогда как прежде все это делалось мускулами человека. Машины проникли во многие отрасли жизни и стали привычными. Более того, они очень успешно разрешили многие практические задачи. Человечество начало обретать новую веру. Очень удачно настроения того времени выразил еще в середине XIII века английский монах и ученый Роджер Бэкон: «Прежде всего я расскажу, — писал он, — о чудесных творениях человека и природы, чтобы назвать дальше причины и пути их создания, в которых нет ничего чудодейственного. Отсюда можно будет убедиться в том, что вся сверхъестественная сила стоит ниже этих достижений и недостойна их... Ведь можно же создать первые крупные речные и океанские суда с двигателями и без гребцов, управляемые одним рулевым и передвигающиеся с большей скоростью, чем если бы они были набиты гребцами. Можно создать и колесницу, передвигающуюся с непостижимой быстротой, не впрягая в нее животных... Можно создать и летательные аппараты, внутри которых усядется человек, заставляющий поворотом того или иного прибора искусственные крылья бить по воздуху, как это делают птицы... Можно построить небольшую машину, поднимающую и опускающую чрезвычайно тяжелые грузы, машину огромной пользы... Наряду с этим можно создать и такие машины, с помощью которых человек станет опускаться на дно рек и морей без ущерба для своего здоровья... Можно построить еще и еще множество других вещей, например навести мосты через реки без устоев или каких-либо иных опор ...»

Возможности, о которых повествует Бэкон, не удалось реализовать еще многие столетия *, но это были хорошо продуманные умозрительные предположения, основывающиеся на наблюдениях за тем, как машины в действительности помогли осуществить многие мечты человечества, разрушив тщетные упования, возлагавшиеся на чудо. Они вселили в человека новую веру, которая позволила ему за последние семь столетий добиться большего улучшения своей жиз-ни, чем за всю прошлую историю. Пока Бэкон писал об отдаленных грядущих великих свершениях, люди, обретшие новую веру, упорно трудились над решением неотложных практических задач. Эта их новая вера опиралась на практику, подсказывавшую, что решать их надо на путях создания новых механизмов *.

Глава 5

НА ПУТИ К СОВРЕМЕННОСТИ

(1450—1680 годы)

Перспективы, нарисованные Роджером Бэконом, стали еще зримее в период, к которому мы сейчас подошли. За эти два с небольшим столетия значительно расширилось применение ставших уже известными машин и было изобретено много новых. Но что еще важнее, это был период первых попыток разрешить многочисленные задачи механики, отдельные из которых дожидались своего решения еще ряд веков. Сознательные устремления этого периода, как бы тщетны они ни были в свое время, порождали с годами многие достижения. Так, например, именно в эти два столетия, как мы увидим дальше, люди оценили скрытые в паре огромные возможности и начали поиск путей использования его силы для создания двигателей машин. Они не преуспели в этих поисках, но последующие поколения создали на основе их опыта паровые машины. И если читатель внимательно прочтет следующие главы, то он убедится в том, что многие машины, построенные лишь в XIX веке, люди пытались создать еще в рассматриваемый сейчас период.

Усилия совершенствовать старые машины и изобретать новые стали гораздо более целеустремленными, чем когда-либо прежде. Люди, заинтересованные в развитии науки и техники, стали создавать общества. Первым таким обществом была Академия тайн природы (Academia Secretorum Naturae), созданная в Неаполе в 1560 году. В круг интересов подобных обществ входили, конечно, многие вопросы и помимо техники, но они уделяли большое внимание накоплению и систематизации знаний о машинах, способствовали их внедрению и поощряли изобретательство. Более того, именно в этот период началась публикация первых трудов по машиноведению и прикладной механике, вроде сочинения Агриколы по всем вопросам горного дела и металлургии «De Re Metallica» (1556 год), из которой мы позаимствовали ряд иллюстраций для настоящей главы, или трактатов Рамелли (1588 год) и Зонка (1607 год). А к концу этого периода началась разработка теоретических основ механики, заложивших общий фундамент под решение самых разнообразных задач машиноведения.

Все это происходило на фоне огромного расширения торговли, которое получило название торговой революции. С улучшением способов передвижения и ростом торговых связей постепенно исчезало стремление производить все предметы первой необходимости в своей местности. Всякий район мог специализироваться на производстве таких товаров, которые более всего подходили для данной местности, и обменивать свою продукцию в в других районах или за границей на необходимые веши, не производившиеся в своем округе. Это способствовало развитию концентрированной и сравнительно крупномасштабной промышленности, допускавшей в свою очередь внедрение механизации во все большем масштабе.

ЛЕОНАРДО да ВИНЧИ

Гениальным ученым-механиком того времени был Леонардо да Винчи (1452—1519). Обладая многогранным талантом и интересуясь самыми разнообразными вещами, он всю свою жизнь изобретал и совершенствовал машины. Леонардо да Винчи методично записывал свои мысли как в виде законченных конструкций, так и в виде предварительных набросков. Сохранившиеся рукописи Леонардо да Винчи насчитывают 5000 страниц и охватывают самые различные научные и технические вопросы, значительная часть которых посвящена машинам. Трудно оценить в полной мере значение ценнейших изобретений Леонардо да Винчи в промышленной практике его времени. Некоторые не встречавшиеся машины, впервые попадающиеся в его зарисовках, могли отражать действительность его времени. Другие он мог внедрить в итальянскую промышленность непосредственно через заинтересованных предпринимателей. Близкие друзья, покровители или мастера, работавшие на него, проводили в жизнь его мысли. Записки Леонардо да Винчи были опубликованы много лет спустя после его смерти, но их читало много людей и до публикации. Поэтому не исключена возможность, что кто-то воспользовался его идеями и претворил их в жизнь, не отдав должного их творцу. С другой стороны, наличие в записках Леонардо да Винчи эскиза изобретения, которое спустя некоторое время встречается на практике, еще не доказывает его авторства: не исключено, что та или иная техническая задача, заставившая его работать над изобретением, решалась и другими лицами, а ответ к задаче получился одинаковым.

Есть, пожалуй, одно выдающееся изобретение, которое с достаточной уверенностью можно приписать Леонардо да Винчи, и в жизнь оно было претворено его трудами. Прежде шлюзовые ворота на каналах делались опускными. Приблизительно в 1495 году он набросал эскиз двух створных щитов, снабженных небольшими отверстиями с задвижками для воды, чтобы наполнять или опорожнять шлюз. Этот эскиз вполне можно было бы взять за образец чертежа современного шлюза. А в 1497 году подобные ворота были сооружены на Миланском канале. Во многих других случаях зарисованные и описанные им машины или приспособления были воплощены на практике лишь спустя пятьдесят лет после его смерти. Это относится к некоторым текстильным машинам, речь о которых еще пойдет ниже. Выбрав наугад из длинного перечня сделанных им ценных технических изобретений одно, можно сослаться, например, на его пистолет с колесным затвором, по образцу которого в Германии приблизительно с 1500 года стали делать мушкеты. Его роликовые подшипники (о которых он писал как о «чуде механики») появились впервые в практике в

XVI веке, получив широкое распространение лишь в в XIX веке. Об использовании им маятникового устройства для регулирования работы насосов сообщается в трактатах Рамелли и Бессона. Наконец, Бессон упоминает о землечерпалках Леонардо да Винчи. С другой стороны, многие его изобретения оставались очень длительное время без употребления. Иногда это объяснялось тем, что его схемы были основаны на совершенно неверных принципах (летательный аппарат, ткацкий станок с приводом). Часто же принципиально верные изобретения не удавалось претворить в жизнь из-за недостатка мастерства и нужных материалов. К ним относятся центробежный насос, гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие, пушка, заряжающаяся с казенной части. В этих случаях вполне разумно предположить, что последующие практические устройства были построены независимо от Леонардо да Винчи.

Даже в тех случаях, когда изобретения Леонардо да Винчи нельзя было в те времена претворить в жизнь, они ярко характеризуют изобретательский дух эпохи, создававшийся вместе с Леонардо да Винчи менее одаренными людьми. Столь же типично и знаменательно как предвестник грядущего технического прогресса на более строгой научной основе было рвение Леонардо да Винчи к изучению элементарных механизмов вне связи с их возможным конечным практическим применением. Он составил эскизы многих устройств для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Им были сконструированы спиральные и конические зубчатые передачи. Он изучал шарнирную цепь и многие другие устройства подобного рода. Леонардо да Винчи лучше своих предшественников понимал разницу между машиной, выполняющей работу, и двигателем, который приводит ее в движение. На эскизах многих его машин указан просто вал, к которому можно подсоединить любой двигатель.

ЧАСЫ И ХРОНОМЕТРЫ

Примером того, как стремление к познаниям и приобретению опыта в эту эпоху проложило путь грядущим поколениям, может служить, в частности, влияние развития торговли на совершенствование часовых механизмов. Значительное расширение морских торговых связей требовало более точных методов навигации. Когда морские суда плавали в Средиземном море или с севера на юг вдоль побережий Европы и Африки, то определение широты, дополняемое исчислением по лагу, позволяло определять местонахождение морского судна с достаточной точностью. Финикийцам, а быть может, и более древним мореплавателям были известны астрономические методы, с помощью которых легко определить широту. Но начиная с XV века, когда суда стали пересекать открытые океаны с востока на запад, уже потребовались способы точного определения долготы. Малейшая погрешность при ее определении влекла за собой по меньшей мере задержку и, быть может, кораблекрушение, когда корабль неожиданно натыкался на берег. В настоящее время определение долготы сводится, по существу, к сравнению времени (по солнцу) на судне со временем для какого-либо определенного пункта, например со временем по Гринвичу. Время на судне находят простым астрономическим наблюдением, тогда как узнать для сравнения время по Гринвичу гораздо труднее. Это можно сделать двумя способами. Один из них предполагает астрономический расчет со столь высокой точностью, которая даже через несколько столетий оставалась еще недостижимой. Рассматривать этот способ здесь мы не будем. Второй способ заключается в том, чтобы иметь на борту корабля точный часовой механизм.

Уже в 1530 году предпринимались попытки создать механические часы. Но на этом пути стояло много трудностей. Существовавшие в то время часы с балансовым шпиндельным спуском не обеспечивали достаточно точного хода. Первым шагом к созданию надежных часов было включение в их механизм маятника в качестве регулятора. В 1581 году Галилео Галилей (Италия) открыл, что период колебаний маятника с небольшим размахом не зависит от амплитуды этого размаха. В 1641 году он сконструировал маятниковые часы, предназначавшиеся для использования в навигации. После смерти Галилео их частично построил его сын в 1649 году. Гюйгенс (Голландия) посвятил работе над маятниковыми часами около двадцати лет своей жизни (помимо другой широкой деятельности), пытаясь приспособить их к нуждам мореплавания. Он дополнил их многими ценными приспособлениями и начиная с 1657 года создал несколько часов повышенной точности. Но все его попытки, как и многие последующие усилия других механиков, не приводили вплоть до 1726 года к достижению основной цели — заставить маятник правильно качаться в условиях качки судна в открытом океане.

Более перспективными оказались часы с волоском и балансовым регулятором хода, изобретенные около 1658 года англичанином Хуком в навигационных нуждах. Хук, Гюйгенс и другие механики затратили много усилий на создание точных морских часов с новым регулятором, но так и не добились успеха (хотя волосок прекрасно служил в карманных часах). Меж тем проблема точного определения долготы становилась все острее. Правительства разных стран и отдельные лица предлагали награды за ее решение. Последняя и самая крупная награда была установлена английским правительством в 1714 году.

Она составляла от 10 до 20 тыс. фунтов стерлингов в зависимости от достигнутой точности. Подобные награды, разумеется, сильно поощряли дальнейшую работу. Крупными достижениями на этом пути были анкерный спуск, изобретенный Клементом приблизительно в 1670 году, и апериодическая его разновидность, созданная Грэхемом в 1715 году. Самой трудной задачей являлась температурная компенсация, то есть обеспечение постоянства хода часов при любой погоде и в любое время года. Эту задачу разрешили лишь к середине XVIII века независимо друг от друга и почти одновременно Гаррисон (Англия), Ле Рой (Франция) и Бертуд (Швейцария). Награда английского правительства была присуждена Гаррисону, который к 1759 году сделал четыре хронометра (так стали называть эти точные часовые механизмы) — один другого лучше. Однако дальнейшие разработки проводились на основе хронометра Ле Роя, сделанного им в 1766 году. Приблизительно к 1780—1790 годам были разработаны хронометры надежного устройства, открывшие новую эру безопасности в навигации.

НОВЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ТЕКСТИЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

Вернемся теперь к тому периоду времени, который охватывает настоящая глава, и проследим за дальнейшим прогрессом в области текстильных машин. На ручной прялке, какой мы ее оставили на стр. 72, процессы прядения и наматывания пряжи на шпулю вели поочередно. Введение рогульки (рис. 11), вращавшейся вокруг веретена с другой скоростью, позволило совместить две эти операции. Первый эскиз рогульки, относящийся приблизительно к 1480 году, свидетельствует о таком совершенстве ее конструкции, которое дает основания полагать, что она была изобретена, видимо, на несколько лет раньше Леонардо да Винчи принадлежит эскиз уже усовершенствованной рогульки, снабженной приспособлением для автоматической намотки (см. подпись под рис. 11), но она не получила практического воплощения, так что ее в XVIII веке пришлось изобретать заново. Применение рогульки позволяло пряхе сидеть за

Внизу слева и в центре показана самая первая разновидность, относящаяся к XIV веку. В ней отсутствует приспособление для ровной намотки нити на катушку. Поэтому прядильщице приходилось время от времени перебрасывать нить с одного крючка рогульки на другой.

Веретено конструкции Леонардо да Винчи (наверху слева) включало в себя приспособления для автоматической намотки, которое, однако, не отразилось на практике прядильного дела.

Этот механизм был изобретен заново в XVIII веке в прялках Уайатта, Поля и Аркрайта (справа). На эскизе показано также приспособление для * «роликового прядения»: правые ролики вращаются быстрее левых, вытягивая пряди волокон перед намоткой их на веретено с рогулькой внизу.

работой (чего нельзя было делать у прялки, изображенной на рис. 10). А сидячий характер работы позволил снабдить прядильную машину педальным приводом, вошедшим в обиход еще в 1524 году, а быть может, даже на несколько десятилетий раньше.

Лентоткацкий станок — особая разновидность ткацкого станка, приспособленная для одновременного тка- ния нескольких лент, на котором осуществляемая ткачом операция над одной лентой воспроизводится на всех лентах. Это довольно сложная машина (как видно на рис. 12), ознаменовавшая большой шаг вперед в области текстильного машиностроения. По свидетельству одного венецианского писателя от 1629 года, станок был изобретен в Данциге в 1579 году, но муниципальный совет, опасаясь безработицы среди ткачей, скрыл это изобретение, а самого изобретателя тайно задушили. Вновь этот

станок появился в 1621 году в Лейдене, проникнув к концу столетия в Голландию, Германию, Швейцарию, Англию и во Францию.

Вязальный станок (рис. 13) изобрел в 1589 году Уильям Ли, приходский священник из деревни близ Нот- тингэма. Вязальный станок — весьма замечательное изобретение, если учесть большую сложность выполняемых им операций по сравнению, скажем, с ткацким станком. Даже в своем первоначальном виде операции этой машины были автоматизированы гораздо больше (хотя и не полностью), чем у любой другой машины такой же сложности. Вместе с лентоткацким станком он означал большой шаг вперед по пути создания таких машин, которые в наши дни выполняют очень сложные операции без участия человека, если не считать подачи заготовок и ухода за станками. .

Большие успехи были достигнуты и в деле создания различного вспомогательного оборудования для текстильных машин. Широко стали применяться вязальные машины с гидроприводом. Леонардо да Винчи оставил эскизы машин с гидроприводом для намотки и крутки шелка (возможно, он кое-что позаимствовал из машин, созданных в 1272 году в Болонье, о которых упоминалось в предыдущей главе), но в действительности использовавшиеся к концу XVI века машины существенно отличались от машин на эскизах Леонардо да Винчи. Он сконструировал также ворсильную машину с гидроприводом (для придания ткани ворсистости). Подобные машины существовали в середине XVI века, но не известно, походили ли они по устройству на машину Леонардо да Винчи. Самое первое и полное описание ворсильных машин мы находим у Зонка (1607 год). Они имели более совершенное устройство по сравнению с машиной Леонардо, но действовали от ручного привода.

Подобными путями закладывалась основа удивительной механизации текстильной промышленности, ставшей одной из главных причин установления промышленного господства Англии в XVIII веке.

ТЯЖЕЛОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ,

ГОРНОЕ ДЕЛО И МЕТАЛЛУРГИЯ

В этот период тяжелое машиностроение развивалось главным образом применительно к нуждам горного дела и металлургии. Развитие торговли и промышленности порождало все больший спрос на металлы, благодаря чему эти две отрасли развивались быстрее остальных. Чтобы удовлетворить этот растущий спрос, особенно спрос на руду, которую приходилось добывать гораздо глубже под землей, были нужны тяжелые машины с механическим приводом. Помещаемые в настоящей главе иллюстрации (заимствованные в большинстве своем из сочинения Агриколы «De Re Metallica», 1556 год) дадут намного более полное представление об этих машинах, чем любое словесное описание. Но прежде чем рассматривать эти машины, надо отметить, что некоторые из них не представляют собой новых изобретений, а скорее свидетельствуют, с одной стороны, о расширении масштабов их применения, а с другой — о весьма неравномерном их развитии, так что наряду с подобными совершенными машинами на производстве встречались и очень примитивные технологические способы.

На рис. 14 изображен конный ворот рудоподъемника. Этот привод уходит своими корнями к использованию тягловой силы скота на мукомольных мельницах в V веке до н. э., усовершенствованию упряжи в средние века, применению зубчатых колес для водоподъемного колеса после 200 года до н. э. и для водяной мельницы в первое столетие до н. э. Но габариты всего этого устройства настолько возросли, что его сооружение было сопряжено с решением гораздо более сложных задач технического характера. Обратите внимание хотя бы на тормоз вала (в центре). Подъемник, приводимый в движение водяным колесом с диаметром около 11 метров (рис. 15), олицетворяет, вероятно, наиболее мощные машины, которые можно было строить из существовавших тогда материалов. В этом случае подъемник использовался вместо насоса для откачки воды, но он вполне годился и для подъема руды из рудника. Обратите внимание также и на то, что на водяном колесе имеются два ряда ковшей, образующих механизм переключения вращения колеса с помощью двух рычагов, которыми рабочий открывает один шлюз и закрывает второй. Руду с шахтного двора в Германии к концу XV века откатывали по примитивной рельсовой колее (рис. 16). Примерно в 1500 году гидропривод стали применять для дробления руды в толчейных установках.

Самой трудной задачей в горнорудном деле была откачка воды, которая всегда создавала угрозу затопления выработок, причем, чем глубже залегал горизонт, тем больше становилась подобная опасность. Самые передовые тяжелые машины того времени предназначались для откачки воды из рудников. Одну такую машину, как уже мы отмечали (см. рис. 15), описал Агрикола. Он пишет

Рис. 15. Очень мощный подъемник с приводом от водяного колеса (из сочинения Лгриколы).

Рис. 16. Поверхностная рельсовая откатка руды в XVI веке (обратите внимание на то, что руду поднимали из рудника простой лебедкой).

также о нагнетательных ^{^[14]} и всасывающих насосах, ковшах на цепи, напоминающих приспособления для ирригационных целей (см. главу 3), но с заменой веревок и глиняных черпаков тяжелыми цепями и железными ковшами и насос с мешками на цепи, изображенный на рис. 17. Последний был чем-то промежуточным между нагнетательным насосом и насосом с ковшами на цепи и обеснечивал ряд преимуществ при тогдашнем уровне развития техники. Круглые мешки из конского волоса плотно входили в вертикальную трубу, верхний конец которой виден на рисунке, а нижний опущен в водосборник. Когда цепь тянули кверху, мешки поднимали воду по трубе. В нагнетательном насосе нижней части трубы приходилось выдерживать напор всего столба воды, а изготовление столь прочных труб было далеко не легкой задачей. В насрсе же с мешками на цепи значительная часть напора на трубу воспринимается как нагрузка цепью. Обратите внимание, что этот насос приводится в движение людьми через колесо-топчак. В те времена еще часто прибегали к использованию мускульной силы человека, иногда через такие грубые механизмы, как вертикальный ворот или лебедка. Но с другой стороны, Аг- рикола здесь же описывает установку в Хемнитце, состоявшую из трех насосов, последовательно соединенных с подобными мешками на цепи, самый нижний из которых находился под землей на глубине около 200 метров. Вся установка приводилась в движение 24 лошадьми в четыре смены, то есть была довольно мощной. Большой недостаток¹ всасывающего насоса заключается в том, что он способен поднимать воду на высоту всего около 10 метров. На рис. 18 изображена установка, специально сконструированная для устранения этого недостатка путем последовательного соединения нескольких всасывающих насосов, приводимых в движение одним водяным колесом. Агрикола пишет, что подобная установка была изобретена приблизительно в 1545 году.

Развитие торговли и промышленности сопровождалось быстрым ростом городов, что требовало решения

70 машин. За девять лет до этой даты на севере Англии имелось 100 машин, из них 57 — в Ньюкаслском угольном бассейне. Несмотря на низкий коэффициент полезного действия, многие машины Ньюкомена находились еще долго в эксплуатации даже после изобретения более совершенной машины Уатта. Правда, они оставались только на угольных шахтах, где в изобилии имелся низкосортный уголь. Последнюю машину Ньюкомена на угольных копях Англии демонтировали лишь в 1934 году.

ПЕРЕМЕНЫ В ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Тем временем в некоторых отраслях английской промышленности XVIII века происходили коренные преобразования. Местные кустарные и деревенские мастерские превращались в механизированные предприятия фабричного производства. Самые разительные перемены происходили в текстильной промышленности. В начале столетия текстиль производили в Ланкашире сотни ткачей и прядильщиков на дому. Они приобретали сырье у «посредников» и им же сдавали готовую продукцию. Надомники пользовались оборудованием, описанным в предшествующих главах. Первым крупным шагом вперед было изобретение механического (самолетного) челнока Джоном Кейем в 1733 году. Прежде челнок перебрасывали из руки в руку через основу ткани. Челнок-самолет, как показывает само его название, свободно перелетал через основу, протягиваемую из ящика с одной стороны станка в ящик на другой стороне, при помощи приспособления, управляемого шнурами, которые ткач держал в одной руке. Такой челнок требовал большой сноровки и навыков, но позволял ткать более широкое полотно, освобождал одну руку для других операций и почти вдвое повышал производительность ткача. Но самолетный челнок входил в обиход очень медленно. В некоторых районах страны им очень мало пользовались даже в 1820 году. Но в Ланкашире он получил широкое применение приблизительно к 1760 году. Последствия этого нововведения не замедлили сказаться: прядильщики не успевали поставлять пряжу ткачам К За десятилетие с

¹Раньше один ткач перерабатывал продукцию, вырабатывавшуюся тремя-пятью прядильщиками, но к этому времени диспропорция стала гораздо больше.

1760 года был внесен целый ряд усовершенствований в конструкцию ручных прядилен в целях повышения их производительности.

Но прядение требовало более серьезных усовершенствований. Первое из них пришло много раньше 1760 года. Начальные операции процесса прядения состоят в том, чтобы расположить волокна параллельно друг другу и затем вытягивать их, чтобы получить рыхлую прядь нужной тонины, которую затем слегка скручивают на веретене. Вытягивание волокна прежде производилось вручную. В 1738 году Льюис Пауль запатентовал процесс прядения с помощью валиков (по некоторым данным сомнительной достоверности считают, что к подобной же мысли пришел еще в 1730 году Уайатт, построивший такую машину в 1733 году). На машине Пауля прядь волокон вытягивали, пропуская ее между несколькими парами валиков (см. рис. 11). В 1741 году Уайатт и Пауль построили прядильную установку, работавшую по такому принципу. Ее обслуживали 10 прядильщиц, а ворот вращали два осла.

Однако по-настоящему быстрыми темпами текстильное производство пошло в гору с повышением спроса на пряжу, обусловленным повсеместным переходом к использованию челнока-самолета. Первой ласточкой была прядильная машина «дженни», изобретенная Харгрив- сом приблизительно в 1764 году и усовершенствованная в 1768 году. На этой прялке один человек обслуживал сначала 8 веретен, а со временем — 80 и больше. У нее не было ни валиков, ни рогульки, а процессы вытягивания, кручения и наматывания выполнялись поочередно с помощью передвижной каретки. По сути дела, это была машина, позволявшая одному прядильщику выполнять работу многих, но ее нельзя было приспособить для работы от привода. В 1769 году появилась ватермашина Аркрайта, специально предназначавшаяся для прядения с использованием тягловой силы или силы воды. У этой машины были валики и рогульки (см. рис. И), а после внесения в ее конструкцию ряда усовершенствований она стала давать гораздо более прочную нить, чем раньше. Прежде хлопчатобумажная нить была столь неровной, что она шла только на уток, тогда как основу делали из льна. Машина Аркрайта позволила выпускать чисто хлопчатобумажные ткани.

Кромптон после пяти лет работы закончил в 1779 году свою машину (рис. X), воплотившую в себе все преимущества машин Харгривса и Аркрайта. Кромптон позаимствовал у Аркрайта валики, а у Харгривса — передвижную каретку и веретена без рогульки. В таком виде машина давала более тонкую нить, а соответствующие приспособления позволили производить пряжу в более широком ассортименте. Поскольку она объединила две прежние машины, ее стали называть тонкопрядильной мюль-машиной. В своем первоначальном виде ее нельзя было оснастить приводом, вследствие чего с 1790 года предпринимались неоднократные попытки подсоединить к ней привод. К 1800 году эти попытки частично увенчались успехом, и мюль-машина стала фабричным оборудованием, хотя и требовала от ткачей хорошей сноровки и больших навыков. В 1825 году появилась полностью механизированная мюль-машина с приводом. Для нее уже не нужны были опытные ткачи, хотя совершенный образец машины был построен только в 1830 году. Кольцевая прядильная машина, которой сейчас повсеместно оснащено прядильное производство для всех видов пряжи, кроме самой тонкой, была построена американцем Джоном Торпом в 1828 году, а три года спустя ее приспособил для массового производства его соотечественник Мэзон.

Сильно возросшая производительность этих машин вскоре коренным образом изменила прядильное производство, особенно когда его оснастили паровым двигателем. Домашнее ручное прядение уступило место фабричному машинному способу производства, при котором на владельца фабрики работали по найму сотни прядильщиц и прядильщиков. По берегам рек, служивших источником гидроэнергии, вырастали как грибы десятки фабрик. К 1811 году в Англии производственная мощность машин Аркрайта составляла 310 500 веретен,

4 600 000 веретен имелось на мюль-машинах Кромптона и 156 000 веретен — на прялках «дженни» Харгривса. В 1761 году хлопчатобумажная промышленность в Манчестере была еще столь слаба, что в одной городской процессии, представлявшей основные профессии города, хлопчатобумажников вообще не было. А в 1774 году на текстильных фабриках самого Манчестера и его предместий было занято уже 30 000 рабочих.

Очень быстрый рост производительности прядильных установок привел к тому, что ткачам пришлось в свою очередь преодолевать свое отставание. Это заставило вновь обратить внимание на ткацкий станок с приводом. Здесь уместно вспомнить о том, что еще Леонардо да Винчи изобрел ткацкий станок с приводом, хотя это его изобретение тогда нельзя было претворить в жизнь. В XVII веке был предпринят целый ряд других попыток, но в тот период недоставало ряда механизмов, необходимых для создания действующей машины. Работы лентоткацкого станка удалось почти полностью автоматизировать к 1745 году благодаря нововведениям Кейя и других изобретателей, а примерно через десятилетие почти все операции на нем были механизированы. Оставалось разрешить еще лишь одну важную задачу — научиться управлять работой челнока при ткачестве широких полос текстиля. Основу для решения этой задачи дал челнок-самолет Кейя, изобретенный еще в 1733 году. При таких имеющихся достижениях были предприняты новые попытки по механизации ткацкого станка. Некоторых успехов в этом направлении добился к 1774 году Барбер, хотя главное было достигнуто приблизительно в 1787 году священником Эдмундом Картрайтом, станок которого (рис. IX) уже обладал всеми главными особенностями современного механического ткацкого станка. Его станок стали кое-где применять, но повсеместное внедрение дожидалось ряда усовершенствований, которые были внесены Редклиффом (1802 год), Джонсоном (1803—1805 годы), Остином (начиная с 1789 года) и Хорроксом (начиная приблизительно с 1810 года).

Усовершенствования Хоррокса явились решающим шагом вперед в превращении ткацкого станка с приводом в универсальную машину. Текстильные предприятия стали регулярно оснащаться станками Хоррокса начиная с 1822 года. Число ткацких станков с приводом составляло в Англии в 1813 году лишь 2400, а в 1820 году достигло 12 150. Но с появлением таких усовершенствованных ткацких станков их число возросло до 45 500 в

1829 году и до 85 000 в 1833 году. Ткацкий станок Нор- тропа, в котором пустые челноки автоматически перезаряжаются, был запатентован в 1894 году и впервые поступил в продажу в 1895 году. С его появлением число станков, которые мог обслужить один ткач, удвоилось.

Все сказанное здесь относится к обычному ткацкому станку для простого переплетения нитей. Тем временем и ткацкий станок для тканей претерпевал медленную эволюцию, которая увенчалась приблизительно в 1804 году созданием станка Жаккара (названного так по имени ее изобретателя — француза). Это приспособление к ткацкому станку для выработки фасонных тканей со сложными узорами позволяет осуществлять подъем основных нитей с помощью крючков, каждый из которых может действовать независимо от других. Действиями крючков автоматически управляют посредством перфокарт.

В то же время быстрыми темпами механизировались все вспомогательные процессы текстильного производства. Кардочесальные машины были изобретены в 1784 году совершенно независимо Льюисом Паулем и Даниэлем Борном, но удачнее всего эту проблему решил Аркрайт, который занимался этим с 1775 года. Его машина с приводом поочередно выполняла операции чесания, вытягивания и изготовления ровницы. Первая гребнечесальная машина для шерсти была изобретена Картрайтом в 1792 году, но только с 1832 года ее стали внедрять в производство. В 1783 году Томас Белл изобрел машину с гравированными цилиндрами для набивки ситца. Дисковые ножницы современной конструкции существуют в Америке с 1792 или 1793 года. Вскоре варианты таких ножниц появились и в Англии.

С середины XVIII и до конца XIX века производственная мощность текстильной промышленности Англии возросла благодаря всем этим машинам в несколько сот раз. Она завоевала рынки всего мира, что совершенно ясно показывают следующие данные.

Год Экспорт хлопчатобумажных товаров, пряжи и т. д. (ф. ст.)

1701 ......................................... 23 253

1751.......................................... 45 986

1780 ......................................... 355 000

1790 ......................................... 1662 369

1800 ...................................................... 5 406 501

1820 ..................................................... 20 509 926

1860 ..................................................... 52 012 430

1870 ..................................................... 71 416345

С 1870 года этот экспорт оставался некоторое время на одном уровне, а з*атем стал медленно снижаться. Упадок отчасти объяснялся развитием промышленности в других странах, покончивших с мировой монополией Англии, и отчасти технической отсталостью английской промышленности по сравнению с ее новыми конкурентами. Ведь к концу второй мировой войны в Ланкашире доля ткацких станков-автоматов составляла всего 5% общего станочного парка по сравнению с 95% в США, а более половины текстильного оборудования здесь было установлено еще до 1910 года.

НОВЫЙ поиск

ИСТОЧНИКОВ ДВИГАТЕЛЬНОЙ силы

К семидесятым годам XVIII века механизация хлопчатобумажной промышленности достигла такого уровня, когда существовавшие источники двигательной силы перестали удовлетворять растущие потребности. Подобное же положение создалось и в других отраслях промышленности, однако в них не было в большинстве случаев такого напора изобретательства, как в текстильной промышленности. Здесь, пожалуй, преобладала тенденция к увеличению габаритов существующих машин и их производственной мощности, к более широкому использованию энергии и к развитию фабричного способа производства вместо ремесленного и мануфактурного. В гончарных мастерских XVIII века все шире использовалась сила ветра и воды для таких операций, как измельчение и истирание фаянса, полировка глазури и размешивание глины. С ростом городов мукомольные мельницы становились крупнее. Так обстояли дела во всех отраслях промышленности. Лишь металлургия и тяжелое машиностроение (а к концу столетия и легкое машиностроение) не уступали по темпам развития текстильной промышленности. Все упоминавшиеся стороны технического прогресса наряду с ростом судоходства, строительства мостов и непрерывным совершенствованием паровой машины предъявляли большие требования к металлургии и тяжелому машиностроению. Нужны были крупные печи, а следовательно, и более крупные воздуходувные установки, тяжелые прокатные станы, сверлильные станки и т. д. В свою очередь для этих машин требовались все более мощные приводы.

При создавшемся положении в середине XVIII века много усилий направлялось на усовершенствование известных двигательных установок, использующих силу воды, ветра, тягловую силу, и парового двигателя Ньюкомена (напомним, что его машина не годилась в качестве привода вращающихся механизмов). Все эти двигательные установки совершенствовались настолько, насколько это позволяли эмпирические методы. Интуи- рованные догадки квалифицированных мастеров не могли продвинуть развитие техники дальше. Новое повышение мощности машин требовало тщательного сравнительного анализа влияния всех факторов в контролируемых условиях на мощность приводов. Иными словами, дальнейший прогресс зависел от научного подхода. Среди тех, кто упорно трудился над усовершенствованием водяного колеса на научной основе, был и Джон Смитон, один из выдающихся инженеров своего времени. В 1752— 1753 годах он создал лабораторные модели водяных колес и, тщательно измерив их мощность при изменении формы и пропорций между разными деталями, сильно изменил конструкцию, добившись значительного повышения их коэффициента полезного действия. К концу столетия простое водяное колесо (в отличие от турбины) прошло весь путь своего развития. Меж тем многие европейские ученые продолжали вести свои теоретические исследования, которые, не дав в то время ощутимых практических результатов, подготовили почву для создания в XIX веке водяной турбины.

Смитон, изучавший научные основы действия ветро- колеса, значительно усовершенствовал конструкцию ветряных мельниц. В 1745 году Эдмунд Ли установил небольшое веерообразное устройство для автоматического наведения ветроколеса на ветер. Над проблемой создания лопастей, автоматически приспособляющихся к силе ветра, упорно трудились и достигли некоторого успеха Эндрю Мейкл в 1772 году и Стивн Хупер в 1789 году, но полностью эту проблему разрешил в 1807 году Уильям Кубитт.

Смитон же занялся приблизительно с 1770 года изучением двигателя Ньюкомена. Результаты своих опытов он представил в виде табличных данных о наиболее выгодных значениях диаметра цилиндра, хода поршня, скорости, величины котла, скорости подачи струи воды и потреблении угля для заданной мощности. Такие данные позволяли ему строить крупные и совершенные двигатели. Один такой двигатель мощностью 76,5 лошадиных сил он построил в Чейсуотере. Диаметр цилиндра этого двигателя составлял около 1,8 метра с ходом поршня почти 3 метра. Можно сказать, что работа Смитона довела двигатель Ньюкомена до предела его возможностей, так что дальнейший прогресс в теплоэнергетике зависел уже от коренных нововведений, сделанных Уаттом.

Фабрики, на которых использовалось в качестве двигателя водяное колесо, приходилось строить по берегам рек. В этом заключался недостаток водяного двигателя. Работа ветряного двигателя зависела от ветра. Двигатель Ньюкомена не имел этих недостатков, но годился только для насосов, а не вращающихся механизмов. Поэтому были попытки приспособить двигатель Ньюкомена к вращающимся механизмам. Поскольку двигатель Ньюкомена накачивает воду, а водяные колеса приводят в движение машины, постольку простейшим способом было бы заставить двигатель накачивать воду для колеса, которое приводило бы в движение машину. Чугунолитейщики фирмы «Дерби», сыгравшие столь важную роль в техническом прогрессе XVIII века, установили в 1742 году двигатель Ньюкомена для подачи воды на 10 водяных колес. Подобное же устройство применялось в гончарнях приблизительно в 1750—1760 годах. Во второй половине столетия этим способом обычно поднимали уголь из шахт. Двигатель откачивал иэ шахты воду, которая вращала колесо, приводившее в движение углеподъемник. В 1780 году Пикару был выдан патент на приспособление к двигателю Ньюкомена, позволявшее использовать его через кривошип в качестве привода вращательных машин. Это изобретение не принесло практической пользы, но наличие патента на него сильно помешало работе Уатта.

ПАРОВАЯ МАШИНА ДЖЕЙМСА УАТТА

Таковы были стимулы, побуждавшие создавать более совершенные двигательные установки. Такова была обстановка, побудившая Джеймса Уатта заняться

Рис. 22. Схема действия насосной паровой машины Уатта (рабочий ход поршня). Это, как айдно при сравнении с рис. 21, пока атмосферная машина, действующая по тому же принципу, что и машина Ньюкомена, с той лишь разницей, что: а) паровая рубашка поото- янно подогревает цилиндр и б) конденсация осуществляется в отдельном конденсаторе, по£тояйно охлаждаемом водой и освобождающемся от сконденсировавшегося пара насосом; на этой диаграмме показаны лишь главные части машины без изобретенных Уаттом деталей. Например, конденса!чф в действительности был впрыскивающим устройством, хотя здесь насосы не показаны. Сам рабочий цикл у Уатта был гораздо сложнее, чем это здесь иллюстрируетсй.

1 — атмосферное давление; 2 —паровая рубашка, постоянно заполненная паром из котла; 3 — клапан А (закрыт .при ходе поршня вверх); 4 — клапан В (открыт при ходе поршня вверх); 5 — конденсатор; 6 —устройство для водяного охлаждения конденсатора; 7 — рудничный насос.

переделкой парового двигателя Ньюкомена в действи[16] тельно эффективную машину. Уатта нельзя назвать «отцом промышленной революции». Не с его машины начался великий поход за механизацию. Механизация началась раньше, с овладения прежде всего силой воды. Но вскоре потребовались более мощные двигатели, чем могли давать реки, и тогда люди встали на путь совершенствования паровой машины. На этом пути наибольшего успеха добился Уатт. Он решил задачу по созданию мощного двигателя, открывшего тем самым путь к индустриализации *.

Одной из важнейших нерешенных проблем энергетики в то время была откачка воды из шахт. Основу для этого решения давал двигатель Ньюкомена. Поэтому естественно, что первые шаги Уатта сводились к усовершенствованию насосной установки. В 1763 году его пригласили отремонтировать модель двигателя Ньюкомена, принадлежавшую университету в Глазго. Уатт выявил недостатки машины, но их устранение оказалось столь сложной задачей, что прошло два года, прежде чем он после длительного обдумывания, консультаций с учеными и проведения своих научных опытов нашел правильное ее решение в 1765 году. Как показали его наблюдения, главной причиной малой эффективности двигателя Ньюкомена была конденсация пара в цилиндре: цилиндр приходилось охлаждать после каждого хода поршня, так что значительная часть пара расходовалась впустую на повторный нагрев цилиндра. Поэтому нововведение Уатта сводилось главным образом к тому, чтобы заключить цилиндр в паровую рубашку, поддерживая его постоянно в нагретом состоянии, а конденсацию пара осуществлять в самостоятельном конденсаторе, поддерживаемом постоянно в холодном состоянии (рис. 22). В 1765 году он построил модель, но только в 1769 году ему удалось выхлопотать патент на машину и заставить ее работать по полному циклу. Но и после этого финансовые и инженерные трудности обрекали его дальнейшие работы на черепашьи темпы. В 1774 году Уатт выехал из Глазго в Бирмингем, чтобы работать дальше вместе с Мэтью Болтоном, очень богатым и крупным промышленником, способным предоставить кредит и обеспечить привлечение квалифицированых кадров либо со своей собственной фабрики, либо с соседних заводов из Блэк- Каунтри. Через шесть месяцев машина была пущена в ход и имела большой успех.

Первые две машины Уатта были сделаны по заказу в 1776 году: одна для откачки воды из угольных копей в Типтоне (Стаффордшир), а другая для воздуходувки на чугунолитейном з*аводе Джона Уилкинсона в Бросли (Шропшир), который вместе с фирмой «Дерби» внес большой вклад в дело развития тяжелого машиностроения и металлургии. Именно усовершенствованный расточный станок этой фирмы сделал возможным изготовление цилиндров паровой машины Уатта. В 1777 году поступил первый заказ на изготовление паровой машины для насосной станции на корнуэлльском оловянном руднике, затем Корнуэлл стал самым надежным потребителем этих паровых двигателей. В 1778 году в этом графстве насчитывалось свыше 70 действующих двигателей Ньюкомена, а к 1790 году все они, кроме одного, были заменены машинами Болтона — Уатта.

К тому времени, когда начался регулярный выпуск паровых машин для насосов, полностью выявился спрос на более совершенные двигатели со стороны текстильной и других отраслей промышленности. Поэтому Уатт по просьбе своего компаньона Болтона занялся созданием паровой машины для привода вращающихся машин (рис. XII). В 1781 году он получил патент на такую машину, а в следующем году создал универсальную паровую машину двойного действия. В 1788 году он поставил на ней центробежный регулятор (справа от цилиндра на рис. XII) для поддержания постоянного числа оборотов вала, а в 1796 году снабдил паровой двигатель еще и индикатором.

ПРИМЕНЕНИЕ СИЛЫ ПАРА И НОВЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПАРОВЫХ МАШИН

В 1783 году одна паровая машина Уатта была установлена на заводе Вилькинсона в качестве привода кузнечного молота, а другая — на фабрике керамических и фаянсовых изделий Уэджвуда (первая из нескольких установленных на этой фабрике). Первая машина для подъемных работ на угольных шахтах была установлена в Ньюкасле в 1784 году. К 1800 году на шахтах работало 30 паровых машин Уатта обеих разновидностей, а на медных рудниках — еще 22. В 1785 году она использовалась для привода мукомольной мельницы. В том же году ее впервые приспособили для нужд прядильного производства, а к 1800 году на хлопчатобумажных фабриках уже было 84 паровые машины Уатта. После этого использование силы пара стало в промышленности обычным явлением. К 1850 году на хлопчатобумажных предприятиях общая мощность паровых двигателей составила 71 000 лошадиных сил по сравнению с 11 000 лошадиных сил гидросиловых установок. Если читатель взглянет на приводившуюся нами таблицу экспорта хлопчатобумажных товаров, то он увидит, что общий переход к использованию силы пара способствовал еще большему подъему промышленности, чем первые изобретения шестидесятых и семидесятых годов XVII века. Шерстопрядение было наиболее отсталым участком текстильного производства, использовавшим в 1800 году всего девять паровых машин. В массовых масштабах распространение ткацких станков с приводом относится к XIX веку, но уже в 1789 году ткацкий станок Картрайта приводился в движение паром. В 1796 году Вилькинсон заказал еще одну паровую машину Уатта для привода прокатного стана, а к концу столетия в литейных и кузнечных цехах насчитывалось 28 паровых машин Уатта. В 1812 году ее впервые применили для рудничной откатки по подземным дорогам; для этой цели Джордж Стивенсон приспособил паровую машину с насосной станции. Все эти примеры показывают, сколь велика была потребность в двигателях и как паровые машины Уатта способствовали дальнейшему подъему промышленности.

Последующая история до подъема современной быстроходной поршневой машины в 1870 году и наступивший за ним период сами по себе потребовали бы отдельной книги. Здесь мы можем отметить только начало двух важных моментов. Машины Уатта все еще оставались прежде всего машинами низкого давления, немного превышающего атмосферное давление. Переход к современному двигателю, работающему при высоком давлении, зависел от усовершенствований способов обработки и выплавки черных металлов, сделанных к концу XVIII века. Мердок, работавший с Уаттом, построил в 1784 году удачную модель двигателя высокого давления, но существенные успехи в этом деле начались с изобретений англичанина Тревитика и американца Эванса в первом десятилетии XIX века. Первым компаунд- машину построил Хорнблоуэр в 1781 году, но ему от нее пришлось отказаться, так как это нарушало патентные права Уатта. После истечения срока действия его патента в 1800 году Вульф снова вернулся к компаунд- машине в 1803 году, но действительно эффективная паровая машина подобного рода была построена Макно- том только в 1845 году.

СОЗДАНИЕ ПАРОХОДА

Во всех рассмотренных нами областях применения парового двигателя способ приведения в движение был совершенно очевиден: до парового двигателя машины приводились в движение тем или иным вращающимся механизмом, например водяным колесом, который достаточно было заменить вращающимся двигателем. Иначе обстояло дело в новой области применения, которая к 1815 году достигла больших успехов. Речь идет о судоходстве. Суда приводились в движение парусами, веслами или гребными лопастями. Ни один из этих способов нельзя было просто перевести на привод от паровой машины. Поэтому не приходится удивляться многочисленным попыткам попробовать в связи с этим самые немыслимые ухищрения. Американец Джон Фитч, например, сконструировал в 1785 году пароход, приводившийся в движение бесконечной цепью плиц, нечто вроде полотна морского гусеничного трактора, а позднее приспособил ряд гребных лопастей, работавших, как гребец на каноэ.

В 1790 году он предлагал даже воспользоваться в этих целях силой отдачи. Аналогичные предложения выдвигались неоднократно, а Рамсей даже опробовал в 1793 году одну подобную установку, двигавшую лодку на реке Потомак со скоростью около 6 километров в час. Вскоре от подобных фантастических опытов пришлось отказаться (правда, реактивные двигательные установки иногда ставятся в наши дни на судах, не говоря уже о современной авиации). Оставались только гребное колесо и гребной винт.

Гребным колесом в качестве движителя пользовались от случая к случаю еще и до паровой машины, приводя его во вращение мускульной силой человека через кривошипы или вороты. Разумеется, время от времени предпринимались и попытки использовать для этого двигатели Ньюкомена или Уатта, но без особого успеха, пока в 1788 году Миллер и Саймингтон не построили колесный пароход, который при испытании на Далсуинтон- Лох развил скорость 8 километров в час. Саймингтон продолжал работу и построил буксир «Шарлотта Дун- дас», который отбуксировал баржи водоизмещением по 70 тонн каждая на расстояние несколько больше 30 километров за 6 часов против столь сильного ветра, что никакое другое судно на канале не отважилось выйти в открытое море. Величайшим изобретателем был американец Роберт Фултон, работавший одно время во Франции и в Англии, но сделавший свое изобретение по приезде в Соединенные Штаты. Он воспользовался глубоко научным подходом к изучению сопротивления воды движению судна и других связанных с этим вопросов. Его пароход «Клермонт» вызвал сенсацию в 1807 году, покрыв 240 километров от Нью-Йорка до Альбиона за 32 часа. Речное пароходство в США стало быстро развиваться, и к 1815 году открылось регулярное пароходное сообщение по всем крупным рекам в стране. В Англии первым торговым пассажирским пароходом стала в 1812 году «Комета» Генри Белла на реке Клайд. Но здесь пароходство развивалось медленнее примерно до 1830 года, и в 1815 году в стране имелось всего лишь 20 пароходов. Между прочим, первый американский военный пароход был спущен на воду в 1814 году, а Англия последовала примеру Соединенных Штатов только в 1833 году.

Англия снова вышла вперед, когда паровые машины начали ставить на океанских судах. Первым пароходом, который пересек в 1819 году Атлантический океан, была «Саванна», но это был прежде всего парусник, на котором сила пара использовалась как вспомогательный источник. То же самое надо сказать и о нескольких последующих судах, пересекавших Атлантику. Тогда было принято считать, что для дальнего плавания пароходы не годятся, так как используемый в качестве топлива уголь чрезмерно сильно снижает их полезную грузоподъемность. Это предубеждение рассеялось, когда в 1838 году «Сириус» пересек Атлантический океан беэ остановки двигателя менее чем на 20 суток. Правда, этот рекорд продержался всего несколько часов (!) и был побит пароходом «Грейт уэстерн», покрывшим то же расстояние за 15 суток. После этого положение пара утвердилось. Стали возникать крупные пароходные компании. Пароходство «Кунард лайн», например, было образовано в 1840 году.

Все эти пароходы имели деревянную конструкцию и были колесными. Но приблизительно в это же время стали появляться железные конструкции с гребными винтами. Гребной винт пробовали неоднократно ставить начиная с 1796 года (фактически эта идея была выдвинута даже еще раньше). Но в повсеместное употребление он вошел только к середине XIX века, а определить, кто именно из многочисленных претендентов на авторство превратил винт в практически действующий механизм, сейчас трудно [17]. Принято считать, что поворотным моментом было оснащение парохода «Архимед» гребным винтом, который в 1838 году поставили Джон Эриксон и Френсис Петтит Смит. Но, пожалуй, справедливее было бы приписать эту заслугу творцам быстроходных двигателей, так как прежние тихоходные машины делали винт менее эффективным движителем, чем гребное колесо.

После спуска на воду Джоном Вилькинсоном в 1787 году железного катера водоизмещением 70 тонн и целого ряда последующих опытов железная конструкция судов стала примерно к середине XIX века обычным явлением. В 1859 году суда пытались делать из листовой стали, но эра стали в судостроении наступила лишь со спуском на воду судна «Айрис» в 1877 году. Использование турбин и дизелей в качестве двигателей завершило переход к современным судам, которые связывают весь мир в единое целое и все больше делают его национальное деление анахронизмом.

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО И ДРУГИЕ ОБЛАСТИ

Наряду с этими большими переменами в промышленности огромные сдвиги происходили и в сельском хозяйстве. Постоянно возраставшее промышленное население нельзя было прокормить без коренной перестройки всего земледелия. Наиболее значительные успехи были достигнуты в таких областях, как выведение новых сельскохозяйственных культур, новых севооборотов и т. п., но вопрос механизации сельскохозяйственных работ тоже играл важную роль. Небольшой легкий плуг (так называемый ротергамский плуг), завезенный в 1730 году в Англию из Голландии, претерпел многие конструкционные усовершенствования. Роберт Рансон приступил в 1789 году к выпуску своих самозатачивающихся лемехов. Примерно на рубеже двух столетий стали появляться цельнометаллические плуги, вошедшие в повсеместное употребление приблизительно к 1820 году.

В самом начале XVIII века Джетро Тулль (известный своим всесторонним участием в сельскохозяйственной революции) ввел в обиход конный пропашник. Рядовая сеялка, которая прокладывала борозду, оставляя в ней семена и закрывая их землей, была большим шагом вперед по сравнению с дедовским ручным севом. В XVI и

XVII веках пробовали применять разнообразные сеялки, но самой удачной конструкцией была сеялка Тулля, построенная им в 1701 году и ставшая общим достоянием в 1731 году. Сеялка Тулля мало походила на современные сеялки. Более современная ее разновидность была изготовлена Куком в 1782 году, после чего конструкция сеялок быстро становилась все более совершенной.

Молотьба была единственным видом сельскохозяйственных работ, в котором еще задолго до наших времен использовались не только живая тягловая сила, но и другие источники энергии. В 1636 году Ван Берг получил патент на молотилку, состоящую из нескольких цепов, приводившихся в действие от кривошипов. В 1732 году Майкл Мензис изобрел молотилку с гидроприводом, которая, согласно его объявлению, «производила за день больше ударов и не меньшей силы, чем удары сорока человек». Она получила некоторое распространение, но первой практически полезной машиной подобного рода стала молотилка с вращающимся барабаном, которую изобрел в 1786 году Эндрю Мейкл. Молотилки получили широкое распространение с начала XIX века, а с 1802 года их стали иереводить на паровой привод (хотя еще некоторое время обычным источником двигательной силы оставались водяное колесо и конный ворот). Джеймс Кук изобрел в 1794 году барабанную соломорезку. Приблизительно в это же время были созданы машины для резки корнеплодов и приготовления кормов.

Все эти достижения, несомненно, стали возможными благодаря новым способам выплавки и обработки металлов, но этого вопроса мы здесь касаться не будем, оставив его до главы 8. Наряду с этим было много более мелких изобретений, например ватерклозет Брама в 1798 году и самый искусный в те времена сейфовый замок, изобретенный им же в 1784 году. Этот замок был настолько сложен, что, несмотря на солидное вознаграждение, его открыли лишь в 1851 году (для этого потребовался 41 час). Создание подобного точного и сложного замка служило показателем достигнутого уровня точности способов механической обработки металлов.

В 1810 году один лондонский печатник перевел ручной печатный станок на паровой привод. Он воспользовался предложениями немецкого эмигранта Фридриха Кенига, который в следующем же году снабдил валиками тискальную машину с приводом. С 1814 года газету «Таймс» стали печатать на новой машине, дававшей по 1000 оттисков в час. Этим было положено начало дешевой и многотиражной газете, которая играет столь важную роль, с одной стороны, в жизни информированного демократического общества и способна — с другой, послушно служить интересам определенных кругов, вводя в заблуждение общественное мнение К

¹ Упомянем вкратце о дальнейших шагах в развитии печатания. В 1846 году появилась и некоторое время использовалась ли*

Более того, этот период ознаменовался первыми по- истине замечательными успехами в разных областях, окончательное развитие которых завершилось в XIX и XX веках. Именно в это время были заложены основы воздухоплавания на аппаратах легче воздуха и даже управляемого полета, а также электрических устройств. Тогда же были сделаны первые шаги по механизации сельскохозяйственных работ и подрубки угля, достигнуты первые успехи в разработке способов массового производства.

ПОСЛЕДСТВИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

Социальные последствия прогресса в промышленности читателю, вероятно, известны лучше, чем все такие последствия за. предшествующие времена. Наиболее очевидные из них носили пагубный характер. Повышение коэффициента полезного действия машин оставляло людей без работы. Когда в поисках работы они шли на фабрики, их заработки постоянно снижались настолько, что работать приходилось не только всем взрослым членам семьи, но на хлопчатобумажных фабриках, например, даже и малолетним детям приходилось работать полную смену в отвратительных условиях труда. Смена длилась по 12 и даже 16 часов в сутки. У себя дома они пряли, быть может, столько же времени, но здесь они работали свободно, чередуя работу с отдыхом по собственному разумению, и не должны были подчиняться жесткой фабричной дисциплине. Жилищные условия в новых поселках, выросших вокруг фабрик, были отнюдь не лучше условий труда. Отдельные дома, пожалуй, были не хуже, чем в прежних деревнях, но санитарные условия, вполне терпимые в условиях сельской

стовая ротационная машина Гоэ, дававшая 20 000 оттисков в час. В современных ролевых ротационных машинах бумага непрерывно сматывается с рулонов. Этот способ был разработан по образцам машин американца Уильяма Баллока (Филадельфия, 1865 год) и знаменитых типографских машин Вальтера в издательстве газеты «Таймс> (1866 год, выпуск с 1868 года). Современная ротационная машина дает 60 000 оттисков в час. Оборудование для производства непрерывных рулонов бумаги, необходимых для подобных типографских машин, было разработано французом Робертом в 1798 году, а затем усовершенствовано в 1862 году в Англии фирмой «Фурд- ринье».

местности, становились невыносимыми в городах с большой плотностью населения.

Пожалуй, самую острую безработицу переживали ремесленники, которых расширяющиеся фабрики поглощали очень медленно. Такая безработица носила временный характер, но ее последствия были весьма серьезными для оказавшихся не удел ремесленников.Машины, как казалось, порождали безработицу. Они выполняли работу, которая раньше занимала много рабочих рук. Надо ли поэтому удивляться тому, что временами ремесленники восставали против этих машин? В 1663 году, а затем в 1767 году они уничтожили механические лесопилки под Лондоном.

Были мятежи против лентоткацкого станка в 1676 году и против чулочных машин в 1710 году. Дом Джона Кейя разрушили в 1753 году, а ему самому пришлось покинуть родину. В 1768 году блэкбернские прядильщики уничтожили прядильные машины Харгривса. В 1776 году и в последующие несколько лет велась систематическая борьба с машинами Аркрайта. Кромптону приходилось не раз скрываться. Однако сам по себе такой перечень может ввести в заблуждение. Выступления против машин, доходящие до саботажа, в действительности случались не так уж часто, если сравнивать число этих выступлений с числом внедрявшихся в производство новых машин. И очень часто уничтожение машин было не столько проявлением враждебности к самим машинам, сколько средством борьбы против ненавистного хозяина, который урезал заработную плату или ухудшал условия труда. Известное стихийное выступление ноттингемских чулочников-луддистов носило, по сути дела, именно такой характер. Луддизм в этом смысле не был профессиональным движением, а представлял собой тактическое средство борьбы в особых условиях конца XVIII и самого начала XIX веков.

Но помимо такой явной нищеты, машины и фабричная система производства приносили огромную пользу. Все больше людей пользовались всевозможными производимыми товарами. Рабочие, разумеется, были вынуждены учиться овладевать средствами борьбы за свою долю товаров, но все-таки они ту или иную долю получали, а уровень жизни в целом после первых мрачных десятилетий XIX века фактически повышался. Наилучшим показателем повышения жизненного уровня является, пожалуй, рост населения. В Англии и Уэлсе численность населения возросла с 6,5 миллионов в 1750 году до 10 с лишним миллионов человек в 1811 году^{^[18]}. Прирост населения объяснялся отчасти большей рождаемостью и отчасти — что еще важнее — снижением смертности, служившим показателем улучшения народного здравоохранения, то есть повышения общего жизненного уровня. Это в свою очередь отчасти объяснялось повышением производственной мощности машин, хотя при этом нельзя забывать о происходившей одновременно революции в сельском хозяйстве, что не менее важно. В Лондоне в период с 1749 по 1758 год из каждых 42 случаев госпитализации рожениц умирала одна, а из новорожденных погибал каждый пятнадцатый. В 1799— 1800 годах смертность снизилась до 1 :914 для рожениц и до 1 : 115 для новорожденных. Отчасти это служит показателем того, что поступавшие в больницы матери были здоровее и меньше голодали. Отчасти же это свидетельствует о повышении уровня медицинских знаний и медицинского обслуживания. В свою очередь это было обусловлено тем, что возросшая производительность в промышленности и сельском хозяйстве позволила большему числу людей оторваться от производства предметов первой необходимости и посвятить себя изучению медицины и приобретению врачебной практики.

Итак, промышленные перемены в XVII и XVIII веках, несмотря на свои отрицательные стороны, действительно были огромным шагом вперед для всего человечества, шагом по пути к тому положению, в котором мы находимся сейчас, с перспективой ликвидации нищеты навечно и обеспечением для всех людей материальных благ, на основе которых строится полноценная и счастливая жизнь.

Глава 7

ЗРЕЛОСТЬ ПРОМЫШЛЕННОЙ РЕВОЛЮЦИИ (1815-1918 годы)

Почти неоспоримое преобладание Англии в области передовых методов промышленного производства не могло длиться до бесконечности. К концу XVIII века в этом направлении начали развиваться другие страны. Французская революция 1789 года смела все помехи на пути технического прогресса, которые воздвигало государство абсолютного феодализма, гораздо быстрее и сокрушительнее, чем это сделала революция 1640-х годов в Англии. Народ американских колоний добился независимости в 1783 году. Соединенные Штаты Америки не замедлили встать на путь индустриализации. В следующем столетии их примеру последовали другие страны.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ РЕВОЛЮЦИИ

Освободившись от тормозов, сдерживавших развитие, промышленность в этих странах начала развиваться, подобно тому как это в свое время происходило в Англии. Естественно, что граждане этих стран обратились к науке и изобретательству в целях усовершенствования способов промышленного производства. Как мы уже отмечали, Соединенные Штаты стали играть ведущую роль в пароходстве сразу же через несколько лет после завоевания независимости. В период, рассматриваемый в настоящей главе, Франция и США играют не меньшую роль, чем Англия, а к концу данного периода на авансцену выходит еще и Германия. Во Франции, в частности, промышленная революция приобрела в начале столетия более решительные формы благодаря всемерному весьма сознательному содействию изобретательству и стремлению к повышению уровня индустриализации. С целью поощрения технического прогресса учреждались специальные государственные комиссии. Создавались новые учебные заведения для насаждения научных и технических знаний. Наполеон, узнав о планах Роберта Фултона по созданию парохода, писал в июле 1804 года своему министру внутренних дел: «Только что ознакомился с проектом гражданина Фултона, с высылкой которого Вы слишком долго задержались. Думаю, что он способен переделать облик всего мира. Во всяком случае, прошу Вас повелеть комиссии из наших академиков, имеющих авторитет среди светил науки в Европе, немедленно заняться этим вопросом. Здесь я усматриваю великую правду физики. Пусть сии мужи изучат этот вопрос и доложат мне о его практической пользе. Потрудитесь дать ответ не позже чем через неделю, а пока сгораю от нетерпения узнать о результатах. Н.» ^{^[19]} Столь непосредственный живой интерес государственного деятеля к изобретению, потому что оно было «способно переделать облик всего мира», был совершенно новым делом, остававшимся в действительности не имеющим себе равного до Октябрьской революции

1917 года в Советском Союзе. Общество содействия национальной промышленности (Societe d’Enfcourag6ment pour Tlndustrie Nationale) предоставляло изобретателям ссуды, учреждало премии эа важные изобретения (награда, назначенная этим обществом за создание практической водяной турбины, и объясняет ведущую роль Франции в данной отрасли), критически оценивало изобретения с точки зрения их технического совершенства, а также экономического и социального значения.

В Соединенных Штатах политические лидеры проявляли к техническому развитию производства отнюдь не меньший интерес. Томас Джефферсон деятельно занимался массовым производством и пользовался математическими расчетами при разработке наилучшей формы плужного отвала. Бенджамин Франклин стал одновременно первым признанным ученым Америки и одним из ее величайших дипломатов. Джордж Вашингтон сам проводил опыты по механизации посевных работ. В Англии изобретатели были предоставлены самим себе, хотя такие добровольные организации, как Королевское общество гуманитарных и математических наук, оказывали им некоторую помощь. Но Англия в начале XIX века так далеко шагнула вперед, что почти до самого конца этого века ее лидерство оставалось для других стран вне досягаемости.

Период с 1815 по 1918 год ознаменовался развитием океанского пароходства (см. главу 6), ростом железнодорожной сети, завершением механизации текстильной промышленности, созданием ряда двигателей (водяной турбины, паровой турбины и двигателя внутреннего сгорания), появлением автомобиля и аэроплана, развитием электроэнергетики, появлением телеграфа, телефона и радио, большими достижениями в деле повышения механизации сельского хозяйства и угледобычи, не говоря уже о многих сотнях второстепенных изобретений. Это был настолько плодотворный период, что в настоящей книге мы сможем лишь кратко коснуться его, ибо вся история механических изобретений того времени сама по себе потребовала бы целых томов.

РОСТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ

Немного нововведений имело столь далеко идущие последствия, как пассажирский паровой железнодорожный транспорт (железнодорожная колея без паровозов имеет гораздо более раннее происхождение). Как уже отмечалось в главе 5 (см. рис. 16), в Германии еще в конце XV века рельсовые пути использовались на горных разработках. Такие же рельсовые пути имелись и в Англии — под Ноттингемом и в Бросли — в первом десятилетии XVII века (быть может, даже несколько раньше). Рельсовый рудничный транспорт обходился дешевле и был эффективнее гужевых перевозок по плохим дорогам. С ростом промышленности расширялась сеть рельсовых путей. Постепенно эти пути совершенствовались. Первые сплошь деревянные рельсы стали обивать сверху железными полосами, а затем вообще перешли на цельнометаллические рельсы. К концу XVIII века такие рельсы были уложены на всех шахтах и металлургических заводах Англии. На чугунолитейном заводе «Дерби» в Коулбрукдейле, например, протяженность заводских рельсовых путей превосходила 30 километров. Весь такой транспорт обслуживался конной тягой.

Следующим крупнейшим нововведением на рельсовом транспорте был переход на паровую тягу. Самые первые локомобили предназначались для использования не на рельсах, а для передвижения карет. Подобные предложения относятся еще к концу XVII века, но первый далеко не совершенный фургон с паровой тягой был построен лишь в 1769 году. Конструкция подобного фургона была рациональной по замыслу, но имела несоразмерные пропорции, из-за чего он развивал среднюю скорость лишь до 4 километров в час и останавливался почти через каждые 10 метров, чтобы дождаться повышения давления пара. В 1784 году Мердок построил весьма удачную модель подобного фургона. Но настоящим зачинателем паровой тяги стал Ричард Тревитик, занявшийся этим вопросом приблизительно с 1797 года. Он создал ряд довольно удобных дилижансов, пока первым не пришел к мысли о переводе на паровую тягу рельсового транспорта. По всей видимости, он имел при этом в виду не пассажирский железнодорожный транспорт современного вида, а лишь грузовые шахтные и заводские перевозки. В 1802 году им был построен первый локомотив на коулбрукдейлском заводе, а в 1804 году еще один, для пенидарранского металлургического завода. Локомотив перевозил 10 тонн руды или 70 пассажиров со скоростью 8 километров в час. Эти первые локомотивы были далеко не совершенными конструкциями, но они способствовали тому, что люди стали осознавать необходимость перехода на железнодорожном транспорте к более эффективной тяге. Через несколько лет решением этой задачи занялись многие. Из них наибольшего успеха добился Джордж Стефенсон, которому принадлежит заслуга создания системы железнодорожного сообщения современного вида. В 1814 году он построил свой первый локомотив для угольных шахт, перевозивший 30 тонн груза со скоростью около 6,5 километров в час по пути с подъемом 1 :450. Впоследствии тщательный анализ достигнутых успехов и незаурядное мастерство позволили ему быстро повысить коэффициент полезного действия своих паровозов *.

Одновременно созревала мысль о приспособлении железной дороги и для товаропассажирского движения

* В 1834 году в России на нижне-тагильском заводе на Урале отцом и сыном Черепановыми был построен первый паровоз. На паровозе имелся дымогарный котел и горизонтально расположенный паровой цилиндр. Он мог перемещать состав весом 3,3 тонны со скоростью до 16 километров в час.

общего назначения, хотя на первых порах предполагалось, что перевозки должны осуществляться в собственных вагонах с платой за пользование железнодорожной колеей. Такая ветка на конной тяге, связывавшая Уондсуорт с Кройдоном и предназначавшаяся для товарных перевозок, была открыта в 1805 году. О паровой тяге тогда почти ничего не знали, а рельсы только повышали эффективность использования силы лошадей. В эту пору быстрой индустриализации проблема транспорта приобретала все большую остроту — дороги находились в плохом состоянии, перевозки обходились дорого, а более дешевые перевозки по водным путям не обеспечивали всех нужд из-за перегрузки таких путей. Такова была подоплека законопроекта о постройке железной дороги между Стоктом и Дарлингтоном, представленного на утверждение английского парламента в 1821 году. Он предусматривал ее эксплуатацию «силой людей и лошадей или любым иным способом». Тогда еще почти все думали, что паровоз справится с этой работой, а Стефенсон убедительно доказал, что она по силам паровой машине, так что в 1825 году состоялось открытие этой дороги с паровозами его конструкции. Но вплоть до

1830 года по этой дороге не только ходили поезда, принадлежавшие железнодорожной компании, но и осуществлялись частные перевозки на конной тяге.

Меж тем владельцы текстильных фабрик Манчестера все больше убеждались в том, что по каналу между Ливерпулем и Манчестером нельзя обеспечить гигантски возросшие внешнеторговые перевозки, о которых упоминалось в предшествующей главе. Поэтому на рассмотрение парламента был представлен в 1825 году законопроект о постройке железной дороги между этими городами. Но крупные землевладельцы встретили его организованным отпором. Они возражали против ущерба собственным земельным угодьям, который им причинила бы железная дорога. Заботясь лишь о своих выгодах, они в то же время разглагольствовали об ущемлении интересов хозяев канала и почтовых дорог, о вреде делу муниципальных дорожных налогов. Лендлорды орглни зовали кампанию по очернению этого законопроекта через печать и специальные листовки, в которых говорилось, что коровы, перепуганные проходящими поездами, перестанут давать молоко, что дым паровозов убьет птиц, что искры из паровозных труб станут источником пожаров, что взрывы паровозных котлов принесут гибель пассажирам. Подобными выдумками и другими приемами «обработки» парламентариев крупные землевладельцы добились провала проекта при голосовании в парламентской комиссии. Они даже организовывали акты саботажа и вооруженного нападения на землемеров, проводивших съемки вдоль предполагаемой линии. Но в 1826 году заинтересованные железнодорожные компании выделили 27 ООО фунтов стерлингов и добились утверждения второго законопроекта об открытии железнодорожного сообщения между Стоктоном и Дарлингтоном.

В 1829 году был проведен конкурс на лучший локомотив для этой . дороги. Требованиям этого конкурса удовлетворяла только «Ракета» Стефенсона (рис. XI). На второй день конкурсных испытаний этот паровоз с тридцатью пассажирами развил скорость 48 километров в час. Дорогу открыли в 1830 году. С этого времени железные дороги на паровой тяге почти целое столетие оставались основным видом сухопутного транспорта. Однако постройка железных дорог в Англии все еще наталкивалась на большое сопротивление, так что к 1838 году в стране было проложено всего лишь около 800 километров железнодорожных путей. Затем начался железнодорожный бум, благодаря которому общая протяженность линий сети железнодорожного сообщения была доведена приблизительно до 3000 километров в 1843 году и до 8000 километров в 1848 году.

С началом пассажирского железнодорожного сообщения как никогда раньше открывались возможности поездок для более широких слоев населения. Но еще более важную роль железные дороги сыграли в деле дальнейшей индустриализации, став главными артериями промышленности. Тенденции в развитии промышленности, о которых речь пойдет дальше, требовали дальнейшей концентрации производства в виде крупных предприятий. Блага индустриализации попали в зависимость от путей сообщения, по которым сырье и готовая продукция доставлялись туда, куда это было нужно. Железные дороги на суше и пароходы на море были призваны обеспечить такие перевозки,

Создание водяной турбины прошло более длительный и сложный путь, чем большая часть рассматривавшихся нами изобретений. Ее древнейшим предком было примитивное горизонтальное водяное колесо. С первых же шагов современной механизации в устройство таких колес стали вноситься усовершенствования, которые постепенно приближали колесо по конструкции к турбине. Одна из первых усовершенствованных разновидностей водяного колеса была предложена еще Леонардо да Винчи. В XVII и XVIII веках последовали и другие усовершенствования. Некоторые из них нашли довольно широкое применение на практике.

Несмотря на простоту устройсгпа водяной турбины, в которой вода действует на лопасти в плотно пригнанной камере, и ее явно более высокий коэффициент полезного действия по сравнению с примитивным водяным колесом, создание турбины требовало преодоления еще многих трудностей. Далеко не ясно было, какую форму лучше всего придать лопастям и камере, а без этого нельзя добиться использования всех скрытых в водяной турбине возможностей. Конечный успех во многом зависел от теоретических исследований с учетом научных достижений по гидродинамике, которые были сделаны целым рядом ученых во второй половине XVIII века. Эти достижения постепенно подводили к разумному пониманию принципов действия водяной турбины. Теоретические исследования Эйлера (1750—1754 годы) позволили построить довольно примитивную водяную турбину, получившую небольшое распространение, хотя она была еще далека от того, чтобы сыграть важную практическую роль.

Существовала еще одна большая трудность инженерного порядка. Для обеспечения достаточно производительной работы турбины необходима была точная подгонка сравнительно быстро двигающихся частей. Инженерный опыт XVIII века наконец-то вооружил к началу XIX века достаточными знаниями изобретателей; усилиями многих, и прежде всего французских, изобретателей создание таких турбин стало практически осуществимым. Затем в 1823 году Общество содействия национальной промышленности назначило награду за усовершенствование водяной турбины. Это удвоило усилия изобретателей. Часть награды была вручена Бурдэну в 1827 году, но действительную заслугу по усовершенствованию конструкции гидравлической турбины нужно приписать Фурнейрону, который построил первую турбину мощностью 6 лошадиных сил тоже в 1827 году. Более совершенную разновидность такой турбины (на 50 лошадиных сил для привода кузнечного молота) он построил в 1832 году, за что получил вознаграждение в 6000 франков. Теперь габариты водяных турбин стали очень быстро увеличиваться, что довело их мощность к 1855 году до 800 лошадиных сил. В дальнейшем гидравлические турбины применялись главным образом для выработки электроэнергии.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО:

ТЕЛЕГРАФ И ТЕЛЕФОН

Рассказ об электричестве, применение которого во многих отраслях было одним из величайших достижений XIX века, также свидетельствует о сложном и длительном пути развития благодаря усилиям многих людей. Здесь нам придется опустить первые этапы открытия электричества и начать лишь с открытия гальванического элемента (вольтова столба) в 1800 году, впер[20] вые давшего постоянный ток, этой основы практического применения электричества, которая позволила ученым открыть свойства электрического тока и научиться обращать их на пользу человечества. С этого момента освоение электричества идет исключительно быстрыми шагами. В 1808 году Деви продемонстрировал принцип действия дуговой лампы*. Фарадей разработал теоретические основы действия электродвигателя в 1821 году, а динамомашины — в 1831 году. В эти же годы были открыты те положения теории, на основе которых в дальнейшем шло развитие телеграфа и телефона, а электричество получило распространение во многих других областях применения. Но овладеть электричеством было нелегко: потребовались десятилетия, прежде чем удалось добиться действительно ценных практических результатов.

Первой важной областью применения электричества стал телеграф, отчасти потому, что здесь практические трудности были проще, чем, скажем, в деле электрического освещения, и отчасти потому, что потребность в телеграфе ощущалась нагляднее и настоятельнее. С ростом торговли все нужнее становились быстрые способы связи, а с развитием железнодорожного сообщения стала совершенно безотлагательной необходимость в том или ином способе предупреждения сигнальщика о приближении поезда. До телеграфа прибегали к разным способам быстрой связи — голубиной почте, зрительной сигнализации через промежуточные пункты. Ясно, что ни один из них не удовлетворял требованиям.

С самого начала XIX века многие люди работали над созданием телеграфа, но только в 1837 году его изобрели в одно время и совершенно независимо американец Сэмюель Морзе и англичане Кук и Уитсон [21]. Через год Телеграф английского изобретения был установлен на железнодорожной линии между Паддингтоном и Уэст- Дрейтоном, протяженностью около 20 километров, а Морзе закончил в 1844 году линию, соединяющую Вашингтон с Балтимором (64 километра). В США через четыре года телеграфная связь была установлена во всех штатах (кроме одного) к востоку от Миссисипи. В Англии протяженность телеграфных линий достигла в 1868 году свыше 25 000 километров. Подводный кабель между Дувром и Кале был уложен в 1851 году. С открытием трансатлантического сообщения в 1866 году телеграф стал средством международной связи.

Если людям удалось с помощью электричества передавать сигналы на большие расстояния, то, вполне естественно, они стали искать путей удобного способа передачи устной речи. Филиппу Рейсу первому в 1861 году удалось добиться некоторых успехов в этой области, но его аппарат, работавший с перебоями, так и остался просто забавной игрушкой. И только в 1876 году Александру Беллу, переселенцу из Шотландии в США, удалось изобрести телефон, получивший практическое применение. Через несколько лет его телефон уже применялся во всех цивилизованных странах мира. Одно усовершенствование телефонной связи следовало за другим. В 1876 году Белл передавал разговор на расстояние свыше 30 километров; к 1880 году дальность передачи была доведена до 72 километров, а к 1892 году была установлена телефонная связь между Нью-Йорком и Чикаго, то есть на расстоянии около 1440 километров. По тем временам такое расстояние было пределом рентабельности. Введение около 1900 года системы индукционного нагружения, а затем и усилителей на электронных лампах практически вообще устранило проблему дальности, позволив создать к 1913 году линию телефонной связи протяженностью свыше 4000 километров, соединившую Нью-Йорк с Солт-Лейк-Сити.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО:

ОСВЕЩЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИКА

Если телеграф и телефон изменили мир, сделав возможной непосредственную связь с любым пунктом земного шара, то возможности передачи энергии электрическим током произвели не менее коренные преобразования. Это позволило подвести энергию к небольшим установкам, к приборам домашнего обихода, например, или к индивидуальным приводам заводских машин, избавив от неудобных, непроизводительных и очень шумных трансмиссий и покончив с необходимостью устанавливать станки вокруг парового двигателя. Электричество сделало возможной постройку фабрик за чертой перенаселенных городов, на удалении от районов угледобычи, к которым они были раньше привязаны, и в сельской местности с ее более здоровыми для рабочих условиями. Если же фабрики по каким-то иным причинам приходилось сосредоточивать в одном месте, то топливо можно было сжигать вдалеке от них, не загрязняя здесь атмосферу копотью и дымом и подавая сюда электроэнергию издалека. Такие возможности использовались еще не полностью, но начало было положено, а доведение дела до конца выпало на долю будущих поколений.

В действительности, зачинатели дела передачи энергии электрическим током вовсе не задумывались о подобных возможностях. Электрическое освещение — вот что их интересовало в первую очередь. Это объяснялось, пожалуй, отчасти тем, что проблема освещения была проще, и отчасти тем, что у всех в памяти оставалась история с газовым освещением (лондонская фирма «Гэз лайт энд коук» была создана, например, в 1812 году). Первые счетчики Эдисона фактически регистрировали потребление тока в кубических футах потребления газа.

Над созданием динамомашины, основы действия которой были открыты Фарадеем еще в 1831 году, работал последующее пятидесятилетие целый ряд изобретателей. Дуговая лампа Деви была превращена в полезное устройство упорным трудом нескольких людей в сороковые и пятидесятые годы прошлого столетия. Дуговое освещение нашло применение в специальных нуждах. Его испытывали на Саут-Форлендском маяке в 1858 году, а на Данджнесском маяке в 1862 году. Появление в 1870 году кольцевого генератора Грамма (самое крупное самостоятельное достижение в деле создания генераторов) снизило расходы на выработку электрического тока настолько, что дуговое освещение стало рентабельным для многих назначений. В последующее десятилетие его стали применять повсюду: на железнодорожных станциях, в портах и театрах, на металлургических заводах, рынках и даже на улицах [22].

Но именно в эти годы шумного успеха дугового освещения и, несомненно, благодаря ему была разработана более эффективная и удобная система освещения электрическими лампами накаливания. Подобно многим другим достижениям в области электричества, начало созданию таких ламп было заложено в первой половине XIX века. Де ля Руи создал свою платиновую лампу накаливания приблизительно в 1820 году. Но только благодаря работам англичанина Свана и американца Эдисона, завершенным приблизительно к 1880 году, была создана лампа накаливания с угольной нитью[23]. Вклад

Эдисона не исчерпывается изобре1ением лампы. Он довел почти до совершенства конструкцию генератора, так что находившиеся в употреблении в 1882 году генераторы отличались от современных только угольной щеткой, введенной в 1883 году, и иной обмоткой, если, разумеется, не считать огромного увеличения их габаритов. Наряду с этим Эдисон разработал отнюдь не самоочевидную систему передачи электроэнергии по кабелям и проводам. Его труды способствовали прогрессу индустриализации, пожалуй, больше, чем усилия любого другого человека.

Первая техническая осветительная электростанция была установлена на пароходе в 1880 году, а на суше это было сделано в 1881 году (частная станция). В этом же году была открыта первая станция городского освещения в Эпплтоне (штат Висконсин) мощностью в 1 лошадиную силу. В Англии первая станция была открыта в Годалминге (графство Суррей) для снабжения электроэнергией трех ламп уличного освещения. Затем в 1882 году компания Эдисона построила электростанции в Лондоне, Милане, Санбери (штат Пенсильвания) и, самое важное, известную станцию на нью-йоркской Пирл- стрит, с постройкой которой окончательно установился метод снабжения электроэнергией любого потребителя в районе. В Англии к концу года было построено почти 80 электростанций, хотя к этому времени в эксплуатацию были введены лишь отдельные из них.

Гидроэлектростанции стали сооружать с самого начала этого периода, в том числе в Эпплтоне и Годалминге. За ними последовали и другие. Но полностью ценность гидроэлектростанций была окончательно утверждена с сооружением энергетической установки на Ниагаре, которая уже в 1896 году снабжала своей энергией Буффало, находящийся от станции на расстоянии 40 километров. Вскоре основным назначением гидравлической турбины стала выработка электроэнергии.

Первые серьезные попытки по реализации преимуществ передачи энергии электрическим током были предприняты на транспорте. На Берлинской выставке 1879 года немецкая фирма «Сименс унд Гальске> экспонировала модель электрической железной дороги, а в 1881 году построила пассажирскую электрифицированную линию в Лихтерфельде *. В 1883 году была сдана в эксплуатацию небольшая электрическая железная дорога на Брайтонском побережье. Спустя несколько недель была открыта линия Порташ — Бушмилс в Ирландии ^{^[24]} протяженностью около 8 километров, на которую впервые электроэнергия подавалась с гидростанции. Электрификация основных магистралей началась в 1895 году с Балтиморского туннеля протяженностью свыше 6 километров. Электрификация лондонской подземной железной дороги началась в 1890 году открытием линии метрополитена^{^[25]}, соединяющей центр города с Южным вокзалом Лондонской дороги.

Электрический трамвай, которому было суждено стать на многие годы главным видом городского транспорта, впервые появился в Глазго и во Франкфурте-на- Майне в 1884 году и в Ричмонде (штат Виргиния) в 1888 году. Трамвай, а з*атем автобусы с бензиновыми двигателями изменили облик городов. Постепенно отпадала необходимость строить жилища вокруг производственных предприятий. В центре городов стали исчезать перенаселенные трущобы (которые, увы, так и не исчезли вплоть до нашего времени). В городах быстро возникли предместья со всеми их преимуществами и недостатками. Подобным же образом подземные и пригородные электрические железные дороги бесконтрольно превращали крупные столицы в безобразные города-гиганты.

Транспорт, конечно, является весьма специфическим потребителем электроэнергии, и на первых электрифицированных линиях в большинстве случаев имелись свои электростанции, действовавшие независимо от сетей коммунального электроснабжения.

Снабжение электроэнергией предприятий и ее распределение для бытовых нужд иэ городской сети до

1890 года почти не практиковались. Переход на много-

фазную систему (которую начиная с 1887 года разрабатывал Тесла [26] и которая впервые была внедрена на ниагарской гидроэлектростанции в 1897—1898 годах) открыл возможности снабжения электроэнергией тяжелых отраслей промышленности. Незначительные нужды удовлетворялись двигателем постоянного тока, доведенным до значительного совершенства еще до 1900 года, тогда как создание коллекторного двигателя переменного тока быстро двинулось вперед после целого ряда ключевых изобретений, сделанных в 1891 году.

К 1900 году на передовых предприятиях электрические двигатели заменяли неуклюжие, шумные и опасные навесные трансмиссии с ременными приводами. На первых порах двигатели просто приспосабливали к существовавшим машинам, но затем начали строить станки с индивидуальными двигателями.

Появление в 1889 году в продаже небольшого вентилятора Тесла, приводимого в движение двигателем мощностью Ve лошадиной силы, было, пожалуй, первым признаком той роли, которую электроэнергии было суждено сыграть в быту. И хотя на заре последнего столетия было изобретено немало электропылесосов, стиральных машин и холодильников (появлявшихся даже в продаже), до 1918 года электрическая энергия почти не изменила уклад домашней жизни.

Первые электроцентрали, работавшие на постоянном токе низкого напряжения, поставляли энергию лишь в радиусе нескольких сот метров. Такая станция должна была находиться в центре обслуживаемого района. Чтобы воспользоваться всеми преимуществами электроэнергии, нужно было вырабатывать ее там, где имелось топливо или источник водной энергии, и оттуда передавать в район потребления. Для этого нужен был переменный ток высокого напряжения. Ведущее положение в этом направлении занял в 1889 году Ферранти со своими генераторами на 10 000 вольт в Дептфорде, откуда энергия передавалась в лондонский Сити. Однако еще ряд десятилетий электроэнергию вырабатывали на небольших местных станциях. Потребовалось вмешательство правительства, которое в законодательном порядке в 1926 году учредило электрическую сеть, обеспечившую довольно повсеместное проведение в Англии принципов Ферранти, в то время как в других странах в этом направлении почти ничего не делалось. Наибольшую выгоду обеспечивает возможность передачи электроэнергии на действительно большие расстояния — на несколько сотен километров. Марсель Дюпре рано начал экспериментировать с передачей электроэнергии на большие расстояния. Еще в 1882 году он покрыл расстояние свыше 60 километров. Система такой передачи была установлена, например, на ниагарской гидроэлектростанции, но повсеместное распространение дальняя передача получила в период между мировыми войнами.

ПАРОВАЯ ТУРБИНА

Одним из> важнейших технических средств современной технологии выработки электроэнергии является паровая турбина. Достаточно вспомнить хотя бы то, что две предлагавшиеся первыми схемы (Герона и Бранки) парового двигателя были турбинными (никакой практической роли они не сыграли). Успех поршневой машины ослабил внимание к турбине. К тому же эрудированным инженерам того времени становились все более очевидными огромные трудности по созданию рабочей паровой машины. Требовавшиеся турбинные скорости далеко выходили за рамки возможностей тех времен, а нужная точность подгонки частей при столь высоких скоростях оставалась неразрешимой в инженерном отношении вплоть до самого конца XIX века. Джеймс Уатт предельно ясно охарактеризовал эту ситуацию, когда Боултон сообщил ему о своих опасениях, что паровая турбина способна причинить ущерб их делу. Проведя небольшие расчеты, Уатт ответил своему компаньону: «О каком ущербе может идти речь, если пока без помощи Бога нельзя заставить рабочие части двигаться со скоростью 1000 футов в секунду?» ^{^[27]}

И все-таки паровая турбина, если бы ее удалось сделать, сулила совершенно определенные выгоды — высокий коэффициент полезного действия, повышенную мощность и избавление от довольно сложного процесса превращения силы пара во вращательное движение посредством поршневого устройства. Поэтому во второй половине XIX века предпринимались неоднократные попытки создать пригодную для работы турбину, но на первых порах ни одна из таких попыток успехом не увенчалась (если не считать турбин специального назначения). В 1884 году Чарльз Парсонс запатентовал свою паровую многоступенчатую реактивную турбину. Он разрабатывал свою турбину главным образом для электрогенераторов (но, как показывает его патент, он при этом не забывал и о других назначениях). Первая его турбина (рис. XIII), приводившая в движение небольшой электрогенератор, показала вполне удовлетворительные результаты. Началось массовое внедрение турбогенераторов на небольших заводских электростанциях, пароходах и т. д. Снабжение паровой турбины конденсатором в 1891 году и некоторые другие усовершенствования сделали ее по коэффициенту полезного действия конкурентоспособной с поршневым двигателем. После этого паровая турбина стала быстро внедряться на многих электроцентралях и вскоре обогнала по своим габаритам и коэффициенту полезного действия самые крупные поршневые машины*. К 1912 году появились турбогенераторы мощностью 25 000 киловатт (около 33 000 лошадиных сил), тогда как максимальная мощность поршневых машин никогда не поднималась выше 20 000 лошадиных сил.

Установки столь огромной мощности были нужны только электроэнергетике и судоходству. Именно на паросиловых морских установках и сосредоточил затем Парсонс свое внимание. Он построил небольшой катер «Турбина», вызвавший целую сенсацию на выставке военно-морских судов в 1897 году. Его катер развивал скорость 34 узла по сравнению с 27 узлами у тогдашних самых быстроходных эсминцев. В последующие годы паровые турбины проходили испытания на военно-мор- ских судах различных классов. Результаты этих испытаний превзошли все ожидания. В 1905 году Адмиралтейство приняло решение о переводе всех без исключения военных кораблей на паротурбинную тягу. Наряду с этим еще в 1901 году было построено первое торговое судно с паровой турбиной. Вскоре паровые турбины были признаны лучшими двигателями для всех быстроходных судов. В 1906 году были спущены на воду лайнеры «Лузитания» и «Мавритания», имевшие по четыре турбины общей мощностью 70 000 лошадиных сил. С 1909 года Парсонс приступил к разработке системы приводов гребных винтов с редукторами, что приспособило паровые турбины к использованию на тихоходных грузовых судах.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И АВТОМОБИЛЬ

Идея о сжигании топлива непосредственно в цилиндре сама по себе проще сложного теплового цикла, включающего топку, котел и цилиндр. Именно поэтому самые первые попытки по созданию двигателей внутреннего сгорания непосредственно предшествовали периоду создания рабочих паровых машин. О попытках Гюйгенса, направленных на создание парового двигателя приблизительно в 1680 году, мы уже упоминали в главе 6. Но если двигатель внутреннего сгорания по своему принципу действия проще паровой машины, то в инженерном отношении сделать его гораздо труднее. Поэтому создание рабочей паровой машины временно приостановило работы над двигателем внутреннего сгорания.

Однако изобретателей привлекали некоторые особенности двигателя внутреннего сгорания: простота действия, малый вес и небольшие габариты, ставшие возможными благодаря устранению колосников и котла, перспектива (реализовать которую было не так просто) повышения коэффициента полезного действия благодаря устранению потерь в дымоходе, котле и паропроводах, возможность постройки небольших двигателей, удобных для небольших заводов и мастерских (небольшие паросиловые установки не рентабельны). По всем этим причинам начиная с 90-х годов XVIII века возобновились попытки по созданию двигателей внутреннего сгорания разных типов. Появление светильного газа давало доступное и пригодное для такого двигателя топливо. Благодаря этому приблизительное 20-х годов прошлого века двигатель на газовом топливе встречается все чаще. Начиная с 1860 года он становится уже промышленным двигателем и завершает в главных чертах свое развитие созданием в 1876 году «бесшумного» газового двигателя Отто. Пригодность газового двигателя к использованию на небольших предприятиях улучшила энергетическую вооруженность многих мелких отраслей промышленности, подобно тому как паровая машина за столетие до того сыграла подобную же роль для крупных предприятий. Однако усиливавшаяся на рубеже столетий электрификация производства значительно потеснила газовый двигатель в этой важной области. Началось строительство крупных электростанций на доменном газе, в некоторых случаях с коэффициентом полезного действия выше, чем для паровых двигателей. Но в конечном итоге газовый двигатель сыграл свою роль и стал шагом вперед на пути к созданию бензинового и нефтяного двигателей. По принципу своего действия последние походили на газовый двигатель, благодаря чему их развитие шло значительно быстрее.

В 1859 году в Пенсильвании были открыты богатейшие месторождения нефти. С 1873 года началось создание двигателей на топливе в виде разных продуктов перегонки нефти (бензин, керосин, мазут). Подобно своему предшественнику — газовому двигателю, все первые модели подобного теплового двигателя давали мало оборотов на валу. Готлибу Даймлеру первому удалось воспользоваться выигрышем мощности, обеспечиваемым повышением числа оборотов. В 1885 году он создал бензиновый двигатель, являвшийся прототипом современного двигателя легкого топлива. Созданный в том же году Карлом Бенцем двигатель с малым числом оборотов был снабжен системой зажигания от электрической искры, которая впоследствии получила повсеместное распространение. В 1893 году Вильгельм Майбах пополнил этот двигатель карбюратором с поплавковой камерой. К концу столетия двигатели на легком топливе уже приобрели все характерные признаки современных двигателей этого класса.

Примерно к этому же времени относится создание и двигателей на тяжелом топливе. Первым в продажу поступил двигатель конструкции Дента и Пристмана, которые запатентовали его в 1886 году. Они работали на довольно тяжелых продуктах перегонки нефти. Приблизительно в 1890 году успешно прошел испытания двигатель Аккройда-Стюарта, работавший на еще более тяжелых фракциях. Но все они в этом отношении много уступали дизельному двигателю с воспламенением от сжатия (как и в некоторых предшествовавших ему двигателях). Его конструкция была создана на более глубоких научных основах, благодаря чему он мог работать даже на мазуте и практически почти на любом жидком или распыленном топливе. Основной патент на этот двигатель был выдан Дизелю в 1892 году, хотя ему потребовался еще ряд лет, чтобы создать рабочий двигатель. В дизельном двигателе наконец-то нашла свое воплощение мечта инженеров о нефтяном двигателе, по своему коэффициенту полезного действия превосходящем паровые двигатели. Вскоре габариты этого двигателя были доведены до таких размеров, что он мог конкурировать с паровыми двигателями, используемыми при выработке электроэнергии и в качестве судовых двигателей (если не считать самых крупных силовых установок). Уже к 1930 году на новых морских судах дизельные установки ставились гораздо чаще, чем паровые турбины.

В области транспорта, сначала сухопутного, а затем и воздушного, двигатель на легком топливе совершил настоящую революцию, поскольку его малый вес в данном случае имел большие преимущества. Однако начало дорожному транспорту было положено не двигателем на легком топливе. Экипажи с паровыми двигателями, о которых мы упоминали выше, были доведены почти до рентабельности в одно время с железной дорогой. К 1831 году пассажирские линии в Лондоне и его предместьях обслуживались двадцатью такими экипажами, разъезжавшими со скоростью от 8 до 50 километров в час. Однако с созданием сети железных дорог этот вид транспорта стал неэкономичным. И когда приблизительно в середине столетия подобные, но усовершенствованные экипажи стали вновь конкурентоспособными с другими видами сообщения благодаря совместным усилиям владельцев железнодорожных и каретных компаний, в Англии были приняты ограничительные законы, которые практически сделали невозможным развитие шоссейного транспорта с паровыми двигателями. Закон от 1861 года предусматривал, чтобы на каждом таком экипаже было не менее двух водителей, и ограничивал скорость их передвижения 16 километрами в час в сельской местности и 8 километрами в час в городе. А закон «красного флажка» от 1865 года с поправками, внесенными в него в 1878 году, сделал ограничения еще более жесткими: 6,4 километра в час в сельской местности и 3,2 километра в час в городе. Более того, закон теперь требовал, чтобы впереди экипажа на расстоянии 20 метров шел человек с красным флажком или с красным фонарем. Это законодательство защищало интересы железнодорожных компаний. Можно ли после этого удивляться тому, что главные исходные изобретения в истории автомобилестроения принадлежат другим странам? До отмены закона «красного флажка» в 1896 году Англия была лишена возможности конкурировать с другими странами в этой области.

Попытки создать транспорт с керосиновым двигателем уходят своими корнями к 1864 году. Первые важные шаги на этом пути сделал в 1885 году Карл Бенц. Но родоначальником современного автомобиля стал велосипед, на который Даймлер в 1886 году поставил свой легкий двигатель с большим числом оборотов. В том же году он приспособил этот двигатель к четырехколесной коляске. В 1889 году родился первый автомобиль Даймлера. Вскоре появились автомобили и других изобретателей, а в 1904 году в обиход стали входить автобусы и грузовые машины с двигателями на легком топливе. В дальнейшем развитие автомобилей шло не столько по пути изобретательства, сколько по пути создания деше- зого автомобиля массового производства. К этому вопросу мы еще вернемся в главе 8.

ЧЕЛОВЕК ПОДНИМАЕТСЯ В ВОЗДУХ

Как показывает история многих рассматривавшихся нами изобретений, они рождались в тот или иной определенный период времени, главным образом тогда,

Когда общие социальные условия вдруг делали их необходимыми. Многие изобретатели откликались на призыв времени, но лишь немногие добивались успеха. История полета человека носит совершенно иной характер. Правда, в эпоху промышленного развития текущего века практическая польза от полета была, разумеется, больше, чем это могло бы быть раньше. Стремление человека к полету было почти во все времена столь велико, что причину позднего осуществления этой мечты следует искать не в отсутствии стимула для изобретений, а в недостатке знаний и технических возможностей. Технические проблемы полета были столь сложны, что их нельзя было в отличие от других задач механики решить без накопления инженерных навыков и очень длительного научного анализа.

Поначалу человечество мечтало о полете по волшебному мановению. Потом великим переходом от веры в чудеса к вере в машины, происходившим в средние века и на заре современной эпохи, изменился и подход к претворению этой мечты в жизнь. Теперь люди старались создавать нужные машины. Они шли к цели по пути разума, но все такие усилия заранее обрекались на провал из-за недостатка знаний. Так, в самом начале XI века Эйлмер ^{^[28]} Малмсберийский пытался летать с помощью крыльев, прикрепленных к рукам и ногам. В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи вдумчиво и внимательно изучал полет птиц, пытаясь на основе таких наблюдений построить летательный аппарат. Но с развитием науки люди поняли (первым об этом написал Борелли в 1680 году),что силы человеческих мускулов недостаточно для этого и что с полетом в аппарате тяжелее воздуха придется подождать, пока не будет создан достаточно мощный двигатель.

Полет в аппаратах легче воздуха был осуществлен гораздо раньше. После многочисленных планов и опытов, проводившихся еще в XVII веке, братья Монгольфьер осуществили в 1783 году во Франции полет на воздушном шаре, наполненном нагретым воздухом. В том же году состоялся первый полет на аэростате, наполненном водородом. Аэростаты стали повальным увлечением. Было совершено много дерзких полетов. В 1785 году человек на аэростате перелетел через Ла-Манш. В 1794 году аэростаты использовались во французской армии в качестве наблюдательных пунктов. Через год после первого удачного полета поступило предложение

о постройке управляемого аэростата (дирижабля). Однако первый раз дирижабль совершил полет лишь в

1852 году. Управляемый аэростат Анри Жиффара, снабженный паровым двигателем мощностью 3 лошадиных силы, покрыл расстояние около 28 километров со скоростью 6—8 километров в час. Никакой практической пользы такой воздушный корабль принести не мог, так как из-за недостаточной мощности он не мог двигаться против ветра. Практически дирижабль начали использовать приблизительно с 1884 года. Цеппелин приступил к постройке своего первого жесткого дирижабля в 1898 году и совершил на нем первый полет в 1900 году. Его корабли быстро завоевали успех. Его четвертый дирижабль перелетел через Альпы. В период с 1910 по 1914 год цеппелины перевезли 35 000 пассажиров и налетали свыше 270 000 километров без серьезных аварий. В 1914—1918 годах военно-воздушные корабли широко использовались для военных целей. Но немного времени спустя последовал целый ряд катастроф, которые особенно резко выделялись на фоне строившихся гражданских самолетов. Они и положили конец постройке дирижаблей, если не считать отдельных весьма специальных случаев К

Переломным моментом в создании аэроплана явилось опубликование в 1809 и 1810 годах сэром Джорджем Кейли результатов своих почти тринадцатилетних трудов. Он точно сформулировал принципы управления аппаратом тяжелее воздуха и, в частности, четко определил, что важнейшей проблемой является обеспечение надлежащей тяги, поскольку паровой двигатель с этой задачей едва ли справится. Однако паровой тяги или силы часовой пружины должно-де хватить для моделей. Приблизительно с 1840 года начались многочисленные опыты с моделями аэроплана с двигателями, одна из которых поднялась в воздух и благополучно приземлилась в 1857 году.

Дальнейшие шаги зависели теперь от исчерпывающего научного анализа, основу которого создавали теория и практика планирования. Кейли продолжал почти до самой смерти в 1857 году все успешнее изучать и строить планеры, но его последние труды были забыты человечеством. Свой вклад в изучение планеров внесли и другие исследователи, но самое важное в этой области сделал в Германии Отто Лилиенталь, построивший в

1891 году после почти двадцатипятилетних исследований свой первый управляемый человеком планер. Он совершил сотни полетов на планерах, которые помогли выявить основные принципы устройства летательного аппарата и управления им. Затем в 90-х годах возобновились попытки по созданию аппаратов с двигателями на более рациональной основе. Многие из них почти увенчались успехом: некоторые машины поднимались на небольшую высоту над землей, а другие пролетали даже несколько сот метров, но, не будучи полностью управляемыми, ломались[29].

В 1900 году братья Райт начали усиленно заниматься опытами по парящим полетам на основе кропотливого изучения связанных с ними научных и математических задач. Они разработали систему горизонтального управления посредством системы независимо поворачивавшихся крыльев. Впоследствии подобная элеронная система дала ключ к успешному полету. Затем они сосредоточили свои усилия на двигателе для самолета. Автомобильный двигатель последней конструкции мог послужить им основой для создания авиационного мотора, но братья хотели сконструировать его специально. Не меньше труда они положили и на создание воздушного винта. Их усилия получили вознаграждение 17 декабря 1903 года, когда построенный ими самолет продержался в воздухе 12 секунд и пролетел около 40 метров (рис. XIV). И до этого аэропланы летали, и на большие расстояния, но машина братьев Райт находилась полностью под управлением. С этого времени дело пошло быстро вперед. Четвертый полет братьев Райт продолжался 59 секунд; в 1904 году они продержались в воздухе 5 минут 4 секунды; в 1905 году дальность полетов возросла до 32 с лишним километров, которые они пролетели за 33 минуты 17 секунд. К 1908 году, когда успешные полеты стали совершать и многие другие летчики, рекордная длительность полета составила свыше

3 часов; за это время братья Райт покрыли расстояние в 190 километров, развив максимальную скорость 80 километров в час. В 1909 году Блерио перелетел через Ла- Манш.

Тем не менее до 1914 года полеты оставались не более чем рискованным спортом. С началом войны нашлись техники, заводы и казенные средства. И аэроплан превратился в надежную машину. В период с 1914 по

1918 год максимальная скорость возросла с 110—130 до 225—250 километров в час; вес двигателей воздушного охлаждения удалось снизить с 1,8 до 0,86 килограмма на

1 лошадиную силу, тогда как для двигателей водяного охлаждения эти цифры составили 1,84 и 1,0 килограмма на 1 лошадиную силу. Потолок поднялся от 2,1 до 9,1 километра. Перелет через Атлантический океан, который совершили в 1919 году Элькок и Браин, показал, сколь надежной и полезной машиной стал за годы войны самолет. Вскоре начались регулярные рейсы по воздуху. Уже в 1920 году гражданские самолеты налетали почти

5 миллионов километров.

РАДИО

Беспроволочная связь, тоже ставшая реальностью на рубеже столетий, возникла из двух главных источников. Толчок для решения этой проблемы дали все те же самые общественные нужды в быстрых способах связи, которые в свое время породили телеграф и телефон. Наряду с этим радио сулило возможность непосредственной связи с морскими судами, которую не обеспечивали ни телефон, ни телеграф. Основу для решения этой задачи заложили опубликованные в 1864 году научные труды Клерка Максвелла и экспериментальные исследования Герца, проводившиеся им начиная с 1886 года. Герц доказал на опыте существование электромагнитных волн — основы радио. В 90-х годах эта проблема интересовала многих изобретателей, особенно Попова в России, Рутерфорда и Лоджа в Англии. Им сопутствовал некоторый успех, когда они в конце концов доказали возможность радиосвязи [30]. Но самой удачной оказалась система Мар- кони, который, прибыв в 1896 году из Италии в Англию, продемонстрировал возможность[31] передачи и приема радиосигналов на расстояние около 5 километров. В том же году он получил патент на свое изобретение. После этого события начали развиваться с огромной быстротой. В 1899 году военно-морской флот Англии во время своих маневров уже пользовался радиотелеграфом для передачи сообщений на расстояние свыше 120 километров, а в 1901 году Маркони установил радиосвязь через Атлантический океан. После этого потребовалось всего 7 лет, чтобы установить регулярную трансатлантическую радиотелеграфную связь.

Почти сразу же после создания телеграфа начались опыты с радиотелефоном. К 1900 году американец Фессенден добился некоторого успеха. По его словам, ему в 1906 году удалось передать разговор через Атлантический океан, а в 1909 году другой американец, де Форест, передал по радио выступление Карузо из театра «Метрополитен опера».

Но дела с радиотелефоном развивались медленно, так как передача речи определяется способностью передавать незатухающие радиоволны, существовавшие же тогда устройства были непригодными для этого. Окончательный успех радиотелефонии был связан с изобретением электронной лампы. Простой диод, служивший только детектором, был изобретен еще в 1904 году английским физиком Флемингом. Триод — настоящий ключ к современному радио — изобрел в 1906 году де Форест. Однако до 1913 года радиолампа и радиосхемы еще не были готовы к повсеместному распространению.

Как и в авиации, война 1914—1918 годов ускорила разрешение узловых проблем радиотехники и предоставила нужные средства. Радиотелефония стала широко использоваться. Связь с помощью электронных ламп быстро развивалась, особенно в авиации, где она применялась как для передачи, так и для приема. Радио- установки весом менее 4,5 килограмма позволяли поддерживать с самолетами-разведчиками устную связь на расстоянии до 320 километров. Темпы развития и совершенствования радиотехники в годы войны были столь высокими, что в мирный период потребовалось всего лишь два года систематических исследований, которые проводились во всем мире (с наибольшим успехом это делал Маркони), чтобы проложить путь к открытию систематического радиовещания в 1920 году. Работы по радионавигации начались приблизительно в 1907 году. И здесь за военные годы были достигнуты большие успехи.

ПРОИЗВОДСТВО

И КОНСЕРВАЦИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

До 1918 года самыми поразительными и романтическими достижениями века были, пожалуй, авиация и радиосвязь. Но жизненный уровень куда больше зависел от механизации сельского хозяйства. Переход от ручной обработки земли к машинной, наметившийся во второй четверти XIX века, впервые в истории человечества стал сулить обилие продовольствия для всех. Более того, механизация сельского хозяйства была главной базой роста цивилизации с высокоразвитой промышленностью.

В начальный период XIX века в передовых странах повсеместно завершился переход от сохи к железному плугу. Это само по себе означало заметное повышение производительности. Силу пара стали использовать в сельском хозяйстве с 1850 года, когда Джон Фаулер ввел вспашку плугом, который паровые двигатели, установленные на двух краях поля, тащили канатами. Вплоть до 1918 года такая система оставалась основным способом механизированной пахоты[32]. Даже в последующий период ее очень медленно вытеснял трактор.

Если тягловую силу животных начали использовать для пахоты еще в начале бронзового века, то до XIX века жатва производилась только мускульной силой человека. Истории известно единственное исключение: римский ученый Плиний описывает очень примитивную жатку, в которую впрягали быков, применявшуюся в Галлии еще во времена Римской империи, но, видимо, она так и не получила широкого применения. С 1780 года предпринимались неоднократные попытки по созданию жатки. Первую более или менее удачную жатвенную машину, которая ряд лет довольно широко применялась в Шотландии, построил Патрик Белль в 1826 году. Но за южную границу Шотландии его жатка так и не вышла. Туда попали уже более совершенные американские машины.

Обширные малонаселенные земельные пространства в Соединенных Штатах создавали идеальные условия для механизации полевых работ. Именно там и были созданы современные жатвенные машины. В 30-х годах было изобретено несколько жаток, самой удачной из которых была машина Сайруса Маккормика, запатентованная им в 1834 году. Она снизила затраты труда на одну треть (рис. XV). К 1851 году Маккормик ежегодно выпускал по тысяче жаток. С этого времени стали все чаще и чаще появляться более автоматизированные уборочные машины. Гражданская война 1861 —1865 годов в Америке породила острую нехватку рабочих рук, что дало толчок развитию механизации. Приблизительно в 1878 году появилась полностью автоматизированная жатка-сноповязалка, прошедшая в своем развитии ряд этапов. Она снизила затраты труда вдвое, то есть еще на одну треть. Уже в 1880 году четыре пятых урожая пшеницы в США было убрано такими машинами.

Следующим шагом в развитии сельскохозяйственных машин был комбайн, совместивший процессы жатвы и молотьбы. Мысль о создании комбайна сквозит в патентных описаниях начиная с 1826 года. Одна такая машина была построена в 1836 году, но до 1860 года практических шагов в этом направлении не делалось. Уже к восьмидесятым годам комбайны, в которые впрягали по 20—40 лошадей, убирали в Калифорнии урожай с 10—18 гектаров за день. К 90-м годам производительность паровых тракторов стала еще выше. К 1930 году комбайн собирал 20 бушелей [33] пшеницы с затратой 3,3 человеко-часа по сравнению с 57,7 человеко-часа, которые требовались для этого при уборке серпом и обмолоте цепом в 1830 году. Но до 1914 года комбайн так и не вышел за пределы Калифорнии, пока нехватка рабочих рук не привела к его распространению на восток от Скалистых гор. В Англию комбайн проник только в 1928 году, но и после этого его внедрение проходило здесь очень медленно.

Одновременно механизировались и другие сельскохозяйственные работы. В 1814 году была изобретена сеноворошилка, а конные грабли появились к середине столетия. Начиная с 1850 года эти простые машины довольно быстро входили в употребление. Сенокосилка — не очень сложная переделка жатки — распространилась в США в 1856 году, тогда как сенопогрузчик, впервые появившийся в 1876 году, входил в употребление довольно медленно. С появлением конной сеноворошилки в 1896 году набор машин для уборки сена был полностью укомплектован. Сенной пресс изобрели американцы в 1881 году.

До конца столетия в ходу уже были плуг для посадки картофеля и картофелеуборочные машины специальной конструкции. Они очищали картофель от земли и отбрасывали его в сторону, после чего картофель собирали вручную. В начале XX века стали появляться картофелеподъемники, укладывавшие картофель узкими рядами, но не устранявшие ручной уборки. Приблизительно в это же время были изобретены картофелесажалки. Однако машины для всех других культур, кроме зерновых и трав, широкого распространения до 1918 года не получали из-за своего несовершенства.

Хотя уже появились молотилки (см. главу 6), плуг Фаулера, паровой трактор, комбайн 90-х годов и проводились дальнейшие опыты в этом направлении, основной тягловой силой на сельскохозяйственных работах до самого конца XIX века все еще оставалась лошадь. Первые попытки построить трактор с двигателем внутреннего сгорания были предприняты в США в 1890 году. Через несколько лет на этот путь вступила и Англия. Трактор гусеничного типа был усовершенствован в начале XX века, а появление легкого бензинового трактора приблизительно в 1910 году заложило основу для вытеснения лошади. В США переход от конной тяги к тракторной начался накануне 1914 года, а в Англии он затянулся до появления фордовского трактора в

1917 году.

Эта сельскохозяйственная техника наряду с другими достижениями в области земледелия создавала основу цивилизации с высокоразвитой промышленностью. Чтобы прокормить одного городского жителя, в 1787 году требовался прибавочный продукт, производимый 19 фермерами (данные по США). К 1930 году те же 19 сельско- хозяйственых рабочих давали столько прибавочного продукта, что им можно было прокормить уже 66 горожан. В первом случае нельзя было оторвать от земли столько людей, сколько требовалось для создания крупной промышленности. Во втором же случае на каждого сельскохозяйственного рабочего приходилось по 3,5 человека, участвующих в производстве промышленных товаров, на транспорте и т. п. Все это намного улучшало условия жизни людей.

Не менее важную роль в продовольственном снабжении городского населения играла разработка способов хранения продуктов, позволяющих поставлять их во все страны мира или длительно хранить в целях снабжения промышленных районов, которые не обеспечены продовольствием своего производства.

Пытаясь помочь решению задачи продовольственного обеспечения армии революционной Франции, Франсуа Аппер изобрел в 1795 году способ консервирования фруктов в бутылях, которым домашние хозяйки пользуются до сих пор.

Предложение о консервировании продуктов в банках из белой жести было запатентовано англичанином Питером Дюраном в 1810 году. Два года спустя такими консервами стали снабжать военно-морской флот. В 1847 году из Австралии стали завозить мясные консервы. К этому времени консервирование мяса вошло в обиход, но консервированные продукты имели неприятный привкус и очень часто портились. Чтобы выявить все условия, необходимые для полной стерилизации и надежного консервирования продовольствия, до конца столетия было проведено много научных исследований. Меж тем американская промышленность по производству мясных консервов с центром в Чикаго достигла больших успехов в деле механизации всех производственных процессов.

Другим путем решения проблемы консервирования было использование рефрижераторов. В итоге почти сорокалетних работ в 70-годах появилась механическая холодильная машина. Наиболее важным этапом в ее развитии был аммиачный рефрижератор Линде, появившийся в 1873 году. Мороженое мясо стали впервые завозить в Европу из Южной Америки в 1877 году, а из Австралии — в 1880 году. Холодильные машины находят множество и других применений в промышленности. Например, кислород, имеющий широкую сферу применения, от кислородно-ацетиленовой резки до химического синтеза, лучше всего получать дистилляцией его из воздуха, превращенного посредством охлаждения в жидкость. Линде разработал в 1895 году экономичный способ сжижения воздуха. Машина Линде для сжижения воздуха основана на свойстве газа охлаждаться при расширении, известного как эффект Джоуля — Томсона, сила проявления которого, впрочем, очень слаба. Уже давно стало ясно, что выгоднее заставлять воздух совершать работу, то есть приводить в движение двигатель. На пути осуществления этой задачи пришлось преодолеть много технических трудностей. Это удалось сделать в 1902 году Клоду, создавшему машину жидкого воздуха, в которой воздух охлаждался, когда он приводил в движение поршневую машину. В дальнейшем этот процесс усовершенствовал Хейландт.

ПОСТЕПЕННАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ УГЛЕДОБЫЧИ

Если сельское хозяйство питает промышленного рабочего, то угледобывающая промышленность питает промышленную машину. На протяжении всего XIX века и даже много позже уголь оставался важнейшим источником энергоснабжения.

Естественно поэтому, что уделялось так много внимания механизации угледобычи. Самой трудоемкой и тяжелой операцией добычи угля была подрубка угольного пласта до его обрушения взрывами или иным способом. Именно поэтому внимание было направлено прежде всего на механизацию этого процесса. В 1761 году Майкл Мензис (о нем мы уже упоминали в связи с механиза* цией молотьбы) изобрел врубовую машину с качающимся зубком, которая воспроизводила движения забойщика. Машина приводилась в движение лошадью или человеком. А в 1768 году появился «железный человек» Вилли Брауна, приводимый в движение двумя забойщиками. Патент 1843 года на врубовую машину с круглой пилой был предвестником современной дисковой врубовой машины. В этот период поисков главная трудность состояла в отыскании наиболее подходящего привода. Паровые двигатели были слишком громоздкими и опасными для работы под землей. Известен ряд предложений об использовании силы человека и животных, а также водяных и паровых двигателей, находящихся на поверхностной подъемной площадке, для приведения в действие машин в забое с помощью тросов. Сжатым воздухом впервые на одной угольной шахте Англии воспользовались в 1849 году, вскоре он стал главным источником энергии, на котором основывалась дальнейшая механизация угледобычи. Врубовые машины с цепным и штанговым барами были запатентованы соответственно в

1853 и в 1856 годах. Практически пригодная дисковая врубовая машина появилась в 1863 году. Но потребовалось еще много труда и инициативы для того, чтобы достигнуть приблизительно в 1890 году такого уровня, с которого началась быстрая механизация угледобычи (рис. XVI).

В Соединенных Штатах доля битуминозного угля, подрубленного механизированным способом, возросла приблизительно от 4 процентов в 1890 году до 51 процента в 1913 году. В Англии механизация угледобычи шла гораздо медленнее, хотя именно она была родоначальницей многих нововведений в этой области. В 1913 году на долю угля машинной подрубки приходилось всего лишь 8 процентов национальной добычи, а из 3267 существовавших тогда в стране угольных шахт врубовые машины применялись только в 676 шахтах. Тем временем электричество, предложенное в качестве источника энергии в 1863 году, приблизительно с 1885 года начали внедрять на угольных разработках, и к 1918 году оно получило почти такое же широкое распространение в забое, как и сжатый воздух.

Механизация других горнодобывающих операций шла медленнее. Забойный транспортер впервые появился около 1902 года, а к 1913 году были разработаны все его основные разновидности. Но он внедрялся даже еще медленнее, чем врубовые машины. В 1913 году в Англии имелось всего 359 транспортеров. При погрузке в забое уголь приходится поднимать на высоту от 0,6 до 1,5 метра и бросать в сторону на 1,8—3,6 метра. Это далеко не легкая работа, но почему-то серьезные попытки по механизации этого процесса надолго задержались. Первая углепогрузочная машина, привлекшая к себе всеобщее внимание, была изобретена в 1903 году, но практического применения так и не получила. К 1918 году в Соединенных Штатах использовался целый ряд механических погрузчиков разных конструкций, но в общий обиход они начали входить лишЪ несколько лет спустя.

МАШИНЫ ВСЕВОЗМОЖНЫХ НАЗНАЧЕНИЙ

До сих пор мы интересовались только механизацией по главным направлениям за столетие, предшествовавшее

1918 году. В действительности же машины за этот период проникли почти во все отрасли промышленности.

Чтобы охватить все изобретения тех лет, понадобилось бы несколько томов. Здесь же мы ограничимся приведением отдельных примеров. Если читатель задумается над тем, какой была бы жизнь без той или иной машины или без того обилия дешевой продукции, которую машины производят, то он составит некоторое представление о переменах, порожденных машинами в XIX веке. Механизация охватила многие отрасли производства: изготовление стальных пишущих перьев в 1828 году, спичечное производство в 1848 году, обувная машина Маккея появилась в 1861 году, а рантовая машина Гудийра— в 1871 году. Машина для выделки папирос изобретена в 1876 году. Машина Оуэна для изготовления бутылок появилась в 1898 году. Вскоре она стала производить по 2500 бутылок в час.

В области обычных средств общения многие сейчас уже знакомые изобретения были сделаны в конце рассматриваемого нами периода. Начавшиеся в 1822 году многократные попытки по созданию механизированной наборной машины увенчались успехом в 1886 году, когда был построен первый линотип Мергенталера, на котором начали набирать одну нью-йоркскую газету. Начиная с 1843 года много изобретений было связано с созданием пишущей машинки, но прототипом современной машинки стала конструкция Шолса, созданная им в 1867 году Фирма «Ремингтон» приступила к выпуску первых машинок его конструкции в 1874 году по цене 125 долларов. Эдисон изобрел фонограф в 1877 году, а в последующие два десятилетия Берлинер превратил его в граммофон, разработав при этом и основы многократного воспроизведения записи. Кинематограф вошел в обиход в 90-х годах прошлого столетия. Арифмометры, пройдя процесс медленного развития с 1642 года, стали надежными и выгодными устройствами. Их регулярный выпуск начался в последние годы прошлого столетия.

Что касается машин более разнообразного назначения, то швейные машины, например, создавались начиная с 1829 года, но современные машины, встречающиеся сейчас в нашем быту, построены по моделям Элиса Хоува (1846 год) и Исаака Зингера (1851 год). Замок, действующий в течение определенного времени, был изобретен в 1847 году, а известный теперь всем замок Иейла претерпел усовершенствование в 1865 году. Э. Дж. Отис экспонировал в 1854 году изобретенный им пассажирский лифт. В 1857 году его лифт впервые поставили в одном универсальном магазине. Электрический лифт появился к концу столетия. Паровой каток (для дорожного строительства) был изобретен в 1866 году. Рентген открыл свои лучи в 1895 году. Сперри в 1905 году создал гироскоп, который в наше время почти полностью вытеснил магнитный компас. Многочисленные опыты, проводившиеся начиная с 1818 года, завершились созданием велосипеда «Ровер», который изобрел в 1885 году Старлей. В 1888 году Данлоп поставил на него надувные шины. К 1896 году по дорогам всего мира разъезжали

4 миллиона велосипедистов.

ЭКОНОМИКА КАПИТАЛИЗМА ПОСЛЕДНЕГО ПЕРИОДА ЕГО РАЗВИТИЯ

Машинная техника проникла к этому времени почти во все отрасли производства. Поступившие в распоряжение человечества материальные блага гигантски возросли, по крайней мере в передовых странах. Богатства стали распределяться равномернее, хотя для этого народным массам пришлось вести ожесточенную борьбу. От тактики уничтожения машин, следуя которой рабочие прежде надеялись облегчить свою участь, они отказались, хотя отдельные такие вспышки продолжались до середины прошлого столетия. Такая тактика не была шагом вперед, так как машины создавали все большее изобилие. Беды фабричному рабочему приносило неравномерное распределение жизненных благ, сосредоточение фабрик, орудий производства и машин в руках сравнительно небольшой кучки предпринимателей, что давало ей власть для решения по своему усмотрению вопроса

об условиях найма. Против этой власти рабочие нашли частично защиту на путях тред-юнионизма. В XIX веке профсоюзные объединения набирали силу и вставали на новые пути борьбы с хозяевами, более соответствовавшие условиям зрелого капитализма. Отдельный рабочий был бессилен противостоять ухудшению условий жизни и труда. Но, объединившись в союзы, рабочие могли уже бросить вызов промышленным магнатам, чтобы вырвать у них несколько большую долю материальны* благ, которые создавали новые машины. Они учились также защищать свои интересы политической борьбой. Под нажимом промышленных рабочих и при поддержке более прогрессивных слоев зажиточных классов общества в период с 1802 по 1847 год был принят ряд фабричных законов, покончивших с наиболее отвратительными сторонами прежней системы эксплуатации рабочих. Здесь мы не имеем возможности вникать в такие подробности и ограничимся лишь замечанием, что за период, охватываемый в настоящей главе, наблюдался общий подъем жизненного уровня и улучшение условий труда народных масс. Однако этот подъем был достигнут ценой их беззаветной борьбы.

С возникновением капиталистической системы произ- водства началась эпоха огромного технического прогресса. Новые изобретения год от года повышали производительность усилий, с которыми человек отвоевывал у природы средства к своему существованию. Подобные изобретения использовались почти до предела для того, чтобы производить предметы потребления во все возрастающем объеме. К середине XIX века складывалось представление, что не будет конца такому беспримерному безостановочному движению вперед. Но к концу столетия начались невиданные по силе кризисы перепроизводства, при которых производимые товары не находили явного сбыта, хотя миллионные массы потребителей все еще нуждались в них. Предприниматели, лишенные возможности распродавать свою продукцию, полностью или частично закрывали заводы. Началась массовая безработица. И только спустя ряд лет работа хозяйственной машины наладилась снова, хотя и не надолго, до наступления очередного кризиса, когда ей пришлось опять сбавить ход. После 1918 года положение ухудшилось еще больше. Безработица и перепроизводство стали хроническим признаком капиталистической экономики. Они достигали таких масштабов, что кое-кто стал поговаривать о действительном «перепроизводстве» (хотя подавляющее большинство населения было лишено возможности приобрести самое необходимое), чтобы объяснить причины народных бедствий.

С этими трудностями был связан рост двух новых черт капиталистической экономики — монополий и империализма. Монополия возникает тогда, когда та или иная фирма приобретает контроль над большой частью производства в определенной отрасли промышленности. Иногда ряд фирм в такой отрасли договаривается о том, сколько товаров будет выпущено и по какой цене они будут продаваться (в этом случае объединение фирм называется картелем). Монополии в поисках выхода из экономического кризиса ограничивали производство ниже возможного уровня и искусственно вздували цены. Прежде в любой отрасли промышленности были сотни мелких фирм, а свободная конкуренция между ними ставила в выгодное положение тех промышленников, которые внедряли передовую технологию производства. Монополия не уничтожила двигательную силу конкуренции, но значительно ослабила ее действие. О последствиях, порожденных подобной практикой, речь пойдет ниже.

Тем не менее монополизация усиливалась неотвратимо и необратимо. Для этого было много причин, главным образом экономических, то есть выходящих за рамки настоящей книги. Но одна из причин заключалась в самом развитии машин. В начале XIX века, а возможно и раньше, когда стоимость строительства фабрики и ее оснащение надлежащими машинами составляла всего несколько тысяч фунтов стерлингов, каждый новый участник, вступивший в данный сектор производства, быстро нарушал всякую монополию. Но благодаря техническим достижениям (о них говорится в настоящей и последующей главах), чтобы начать дело, способное выдержать конкуренцию с существующими фирмами, приходилось вкладывать уже по крайней мере сотни тысяч фунтов стерлингов. Даже не рядовой человек не мог теперь мечтать о создании своего предприятия на все имеющиеся у него сбережения. Многие отрасли промышленности стали закрытыми цехами определенных фирм, куда не стало доступа новичкам. Но даже в этих рамках рост стоимости наиболее совершенного оборудования создавал огромные преимущества для самых крупных фирм, которые вытесняли или поглощали своих более мелких конкурентов.

ИМПЕРИАЛИЗМ И ВОЙНА

В задачу данной книги не входит анализ влияния монополий на рост империалистических противоречий и проистекающее отсюда скатывание к войне. Но на протяжении всей второй половины прошлого столетия война вырисовывалась на горизонте все явственнее. С неуправляемым ростом индустриальной мощи ряда держав, метавшихся в поисках новых рынков сбыта, устаревшие политические формы управления не успевали идти в ногу с достижениями в области средств транспорта и связи, превращавшими мир в единое целое. В этих условиях военные столкновения становились неизбежностью. Были войны и другого характера, Гражданская война в Америке, например, где решался вопрос о том, быть или не быть Америке промышленной капиталистической державой, оставаться или не оставаться ей аграрной рабовладельческой страной. Но все такие войны были ничем по сравнению с колониальными войнами конца XIX и начала XX века, достигшими своего апогея в мировой войне 1914—1918 годов. Поэтому настоящую главу вполне уместно закончить упоминанием о многих военных изобретениях, ставших знамением этого периода.

Все созидательные силы науки и техники XIX века были направлены на то, чтобы создать многие виды вооружения: орудие, заряжающееся с казенной части, которое раньше нельзя было выпускать из-за отсутствия соответствующей технологии производства, или винтовка, заменившая гладкоствольный мушкет и известная с конца XVIII века, но находившаяся в распоряжении только очень метких стрелков. Военное снаряжение пополнилось многими новыми видами оружия: револьвером Сэмюеля Кольта в 1835 году, станковым пулеметом Гетлинга в 1861 году и торпедой Уайтхеда в 1866 году (из-за целого ряда технических трудностей она вошла в употребление лишь во время русско-японской войны 1904—1905 годов). Подводная лодка как вооружение совершенствовалась с участием многих изобретателей. Подводная лодка, приводимая в движение силой человека и предназначавшаяся для подрыва военного судна, была впервые построена в годы войны за независимость Америки. Она успешно проплыла под водой в 1776 году, но не выполнила своего основного назначения. В период Гражданской войны в Америке снова обратились к мысли о подводной лодке. Много было неудач, но в конце концов она успешно подорвала и потопила военное судно противника. Современная подводная лодка создавалась р нескольких соревнующихся странах в течение 80-х и 90-х годов. В 1916 году был создан танк, занявший столь важное место в современной войне. Таковы отдельные самые выдающиеся военные изобретения. Мы уже отмечали, какой огромный толчок дали военные нужды развитию авиации и радио, до этого проходившему сравнительно медленно. Для гражданских целей самолет получил более или менее значительное применение лишь после того, как он был усовершенствован и выполнил свою службу в качестве военного средства уничтожения. В следующей главе, где рассматриваются ведущие отрасли промышленности, на которых основан весь технический прогресс, мы снова увидим, как военные нужды способствовали прогрессу в той или иной области.

Глава 8

МАТЕРИАЛЫ, СТАНКИ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДО 1939 ГОДА

В двух предыдущих главах мы почти не касались таких важных вопросов, как материалы, из которых изготовляют машины, конструкция станков и технология, применяемая при производстве машин. Эти важные вопросы следует рассмотреть в отдельной главе.

Если читатель вернется к иллюстрациям главы 5, то он заметит, что большая часть машин того периода изготовлялась иэ дерева, которое почти до самого конца

XVIII века оставалось основным материалом для производства промышленных машин. Металлы применялись только для изготовления деталей машин, непосредственно воспринимающих нагрузку, режущих кромок и прочих частей, которые невозможно изготовить из неметаллических материалов. В XVIII столетии паровой двигатель приходилось, разумеется, изготовлять преимущественно из металла (хотя котлы, например, на первых порах делали из дерева, опоясывая их, как бочку, обручами, а вместо чу1уна чаще применяли латунь). Чугун все еще обходился дорого, так что его использовали лишь в тех случаях, когда он был абсолютно необходим. Это объяснялось главным образом тем, что в технологию выплавки чугуна никаких принципиальных технологических нововведений не было внесено с конца средних веков, когда человек впервые приступил к выплавке черных металлов.

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

С самого зарождения металлургии чугун выплавляли на древесном угле, поэтому масштабы производства зависели от лесных ресурсов. Когда в XVI веке металлургия начала довольно быстро развиваться, недостаток леса сильно сдерживал расширение металлургического производства и, следовательно, ограничивал развитие машиностроения. От этого больше всего страдала Англия, где почти не было лесов. За период с 1540 по 1640 год цены на дрова в Англии росли почти в три раза быстрее цен на другие товары. Одно время казалось, что английская металлургия, а вместе с ней и быстро развивавшееся машиностроение вообще обречены на гибель.

Но в Англии скоро пришли к мысли о том, что древесный уголь можно заменить каменным. Уже в XVI веке многие английские промышленные предприятия начали применять вместо дров каменный уголь. Однако перейти на каменный уголь в металлургии оказалось очень трудно. Патенты на перевод металлургических заводов на каменный уголь были выданы Симону Стурте- ванту в 1612 году и Додли в 1619 году. Было еще несколько попыток в этом направлении, однако решение проблемы дожидалось Абрагама Дарби из Колбрукдей- ла (графство Шропшир), который разработал способ коксования каменного угля перед его загрузкой в доменные печи. Первые успешные испытания нового способа были проведены, по-видимому, в 1709 году, хотя разработка промышленного процесса выплавки чугуна на коксе потребовала еще ряда лет. Вместе с тем владельцы английских металлургических заводов медлили с переводом своих предприятий на кокс. Так, даже к 1760 году в стране насчитывалось лишь 17 доменных печей, работавших на коксе. Внедрение нового способа затруднялось необходимостью тщательно подбирать руду и уголь, так как выплавлявшийся чугун не поддавался переделу в ковкое железо. Начиная приблизительно с 1760 года технология выплавки чугуна на коксе постепенно совершенствовалась— путем изменения процесса коксования, улучшения дутья (главным моментом здесь было использование Вилькинсоном паровой машины Уатта для привода мехов) и совершенствования методов последующей обработки чугуна. Число доменных печей, работавших на коксе, возросло в Англии с 31 в 1775 году до 81 в 1780 году. С этого времени кокс окончательно вытеснил древесный уголь на всех передовых металлургических заводах Англии.

Замена древесного угля коксом создавала для выплавки самого чугуна определенную выгоду, так как превосходная прочность кокса позволила увеличить высоту доменных печей и получить больше расплавленного металла, а также намного улучшить условия труда на разливке. Но хрупкая структура чугуна из-за высокого содержания в нем углерода делала чугун непригодным для многих назначений. Приблизительно с 1748 года Аб- рагам Дарби (второй) начал выплавлять на коксе чугун, который лучше поддавался переделу в вязкое ковкое железо. Однако существовавшие способы такого передела, унаследованные от средневековых мастеров, требовали большого умения и давали мало металла. Крупное произ*водство ковкого чугуна стало возможным лишь с 1784 года, когда Корт, используя достижения своих предшественников, усовершенствовал способ пудлингования в отражательной печи, работающей на каменном угле и устроенной так, что металл соприкасается только с пламенем, но не с углем.

Теперь у английской черной металлургии было все, что требовалось для ее быстрого развития. Выплавка чугуна пошла в гору, составив 62 тысячи тонн в 1788 году, 125 тысяч в 1796 и 250 тысяч тонн в 1806 году. Осуществленный Нилсоном переход на горячее дутье позволил довести выплавку черных металлов приблизительно до 3 миллионов тонн к середине прошлого века и до 8 миллионов тонн к его концу. Теперь выплавлялось достаточно чугуна, чтобы делать машины целиком из металла. Более того, были заложены основы для развития железнодорожного транспорта, строительства металлических корпусов для судов и создания многих машин, речь о которых шла в предшествующей главе.

В конце XVIII века произошли важные события в деле создания машинного оборудования для ковки и прокатки вязкого чугуна. Габариты кузнечного молота с гидроприводом, известного со средневековых времен, быстро увеличивались. В 1783 году Джон Вилькинсон построил свой первый паровой падающий молот с весом падающих частей 7,5 тонны. Мощный и оригинальной конструкции паровой молот был изобретен Насми- том в 1839 году и внедрен в производство через три года (рис. XVII). Изобретенный Брамом в 1796 году гидравлический пресс позволил создать к 1850 году еще более мощный кузнечный молот.

В Германии небольшие прокатные валки с гидроприводом использовались для отделки поверхности поковок еще с начала XV века. В 1745 году швед Полхельм создал желобчатые валки для прокатки полосового чугуна, но заслуга изобретения прокатного стана для производства листового или профильного железа непосредственно из слитка без предварительной его обработки принадлежит англичанину Корту (1783 год). А первым, кто оборудовал прокатный стан паровым приводом (1796 год), был все тот же Вилькинсон.

ПОЯВЛЕНИЕ ДЕШЕВОЙ СТАЛИ

Сталь обладает особой прочностью, потому что по содержанию углерода она стоит между чугуном и ковким железом. Такие машины, появившиеся в конце XIX века, как электрогенератор, паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания, автомобиль и т. п., в которых возникают большие напряжения, можно сделать только из прочного металла. Таким металлом является сталь. Средневековые методы производства стали были сопряжены со столь большими расходами, что заставляли ценить сталь почти как драгоценный металл. Даже после разработки Хантсманом своего процесса ^{^[34]} производства тигельной стали в 40-х годах XVIII века дороговизна стали исключала возможность использования ее для общего назначения. В основном из стали изготовляли тогда только ножевые изделия. Чтобы использовать сталь как строительный материал или чтобы изготовлять из нее такие детали машин, для которых требуется высокая прочность при растяжении, вязкость и т. п., ее нужно было выплавлять с меньшими расходами и в гораздо больших масштабах. Первым такую возможность открыл в 1856 году Генри Бессемер. Двумя годами ранее он изобрел артиллерийский снаряд такой формы, которая под действием пороховых газов заставляла снаряд вращаться, делая ненужной нарезку ствола орудия. Однако для изготовления подобного орудия не имелось достаточно прочного материала. Изучив положение в этой области, он изобрел способ передела чушкового чугуна в сталь путем выжигания из него примесей с помощью воздушного дутья в особой печи, которую стали называть бессемеровским конвертером К Вслед за Бессемером появился Сименс, который в 60-х годах прошлого века разработал мартеновский [35] способ сталеварения, отличавшийся от бессемеровского меньшей производительностью, но позволявший точнее контролировать состав (и следовательно, качество) готовой стали. «Основной» процесс, позволяющий перерабатывать более доступные железные руды с высоким содержанием фосфора, был изобретен Джилкристом и Томасом в 1875 году. Хотя внедрение последнего способа затянулось на ряд лет, он фактически удвоил мировые производственные мощности по выплавке стали.

Легирование стали небольшими добавками других металлов значительно улучшило и сделало намного разнообразнее характеристики стали. Хотя еще Фарадей проводил в 1822 году систематические опыты по легированию стали, его труды не получили практического применения. История легированных сталей открывается практически с 1871 года, когда Муше изобрел инструментальную сталь, легированную вольфрамом, ванадием и марганцем, которая позволяла вести механическую обработку стали с гораздо более высокими скоростями резания. Затем появились другие легированные стали, например марганцевая сталь Хадфилда (1882 год), никелевая сталь Шнейдера (1888 год). Если не считать инструментальной стали Муше, то прочие легированные стали предназначались для производства вооружения и только впоследствии нашли применение в более созидательных областях. Затем в 1898 году Тейлором и Уайтом была изобретена быстрорежущая инструментальная сталь, о которой речь пойдет ниже. Нержавеющую сталь изобрел Гарри Брийрли в 1913 году.

Конец XIX века ознаменовался также внедрением в производство различных легких сплавов на основе алюминия. О промышленном использовании алюминия не могло идти речи, пока американец Холл и француз Эру не изобрели независимо друг от друга в 1886 году электролитический способ производства этого металла. С этих пор алюминий стали применять в тех особых случаях, когда важнее всего был малый вес конструкции, например для постройки аэропланов начиная с 1895 года. Дюралюминий, этот замечательный сплав алюминия с медью, отличающийся чрезвычайно высоким отношением прочности к весу, появился в 1909 году. В последующие годы различные сплавы алюминия с легким магнием приобретают все большее значение в инженерном деле. С конца XIX века берет свое начало промышленность по производству пластмасс, но в машиностроении пластики не применялись почти до самого периода между двумя мировыми войнами.

НЕОБХОДИМОСТЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ

Труднее всего механикам-первоначинателям XVIII века давалось изготовление машин с надлежащей точностью. Допуск при изготовлении цилиндра вертикальной паровой машины Ньюкомена длиной несколько больше 700 миллиметров составлял у Смитона почти 13 миллиметров. Эти двигатели удалось заставить работать с помощью одного хитроумного приспособления, позволявшего создавать поверх головки поршня слой воды в качестве уплотнения. Для горизонтальной паровой машины Уатта такая уловка не годилась «Нет ни такого инструмента, ни таких мастеров, — вынужден был с горечью признать Смитон, — которые позволили бы изготовить столь сложную машину с нужной точностью». Пожалуй, паровая машина Уатта и не стала бы работать, если бы Вилькинсон не изобрел к тому времени хороший горизонтальный расточный станок. Как утверждают, к 1830 году квалифицированным токарем считался лишь тот, который мог сделать деталь с точностью до 1,6 миллиметра.

Приспособления для изготовления из стволов деревьев цилиндров для насосов и деревянных водопроводных труб известны со времен средних веков. В начале XV века таким же способом рассверливали стволы пушек, но лишь на отделочных операциях полых отливок. Созданный швейцарцем Маритцем в 1740 году сверлильный станок улучшенной конструкции позволял рассверливать орудийные стволы из цельной заготовки. Разумеется, цилиндры нового парового двигателя Ньюкомена следовало бы растачивать на таких станках, но по своему диаметру они намного превосходили орудийные стволы. Тяжелая сверлильная головка хорошо работала только у днища цилиндра и не обеспечивала нужной точности на другом его конце. Устранять этот недостаток пробовали разными путями, но все они заканчивались неудачно, пока Джон Вилькинсон не изобрел в 1774 году свой усовершенствованный станок для рассверловки орудийных стволов. Затем в 1775 году им был создан усовершенствованный станок для расточки цилиндров (рис. XVIII). Он поместил сверлильную головку на длинный жесткий стержень, проходивший сквозь весь цилиндр и снабженный опорами с обоих своих концов. Этот станок позволил справиться с трудностями, которые встретились при изготовлении цилиндров для первых паровых машин Уатта. «Вилькинсон, — писал в 1776 году Уатт в письме Смитону, — настолько усовершенствовал способ расточки цилиндров, что я обещаю тебе соблюсти в цилиндре длиной 72 дюйма точность до толщины тонкой шестипенсовой монетки в самом худшем случае». Последующие изобретатели продолжали совершенствовать станок Вилькинсона, и он приблизительно в 1830 году приобрел вполне современный вид.

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОКАРНОГО СТАНКА

Токарный станок во многих своих разновидностях — самый важный из всех существующих станков. Кстати сказать, большая часть достижений XIX века была тесно связана с его превращением в мощную машину высокой точности. До середины XVI века существовал только простой центровой токарный станок. Изделие на таком станке вращалось между двумя закрепленными центрами с помощью шнура, обмотанного вокруг изделия и соединявшегося обычно с педалью внизу и с гибким коромыслом наверху. Самое первое изображение токарного станка с патроном относится к 1568 году. На таком станке привод вращал ходовой шпиндель (патрон), к которому изделие крепили болтами или зажимами. Станки с винтовыми направляющими патронами для нарезки резьбы появились еще в XVII веке, причем этот способ, при котором изделие перемещается вдоль салазок, а инструмент закреплен неподвижно, широко использовался в XVIII веке. На современном токарном станке перемещается режущий инструмент, а само изделие только вращается. От Бессона, скончавшегося в 1569 году, до нас дошла картинка примитивного винторезного станка подобного устройства (рис. 23), тогда как Леонардо да Винчи ¹ оставил после себя эскиз еще более раннего происхождения, на котором был изображен станок аналогичной конструкции. Вряд ли тот или другой из этих станков имели практическое значение. По-видимому, их даже вообще не удалось построить. На протяжении XVIII века владельцы часовых и приборных мастерских пользовались миниатюрными винторезными станками с перемещавшимся инструментом. В этих машинах были воплощены элементы резцового суппорта, но только в виде, приспособленном для легких работ.

До конца XVII века на токарных станках обтачивали детали из дерева и других мягких материалов и только в отдельных случаях из самых мягких металлов. На протяжении XVIII века часовщики и золотых дел мастера, создававшие исключительно искусные узоры, стали широко пользоваться токарным станком для обработки металлов, но только на штучных работах. К концу столетия с усложнением машин возник спрос на токарные станки для обработки крупных металлических деталей. История совершенствования токарного станка сложна [36], так что здесь мы ограничимся лишь упоминанием о том, что поворотным моментом в этой истории было создание Генри Модели современного вида металлорежущего станка.

Для изготовления весьма хитроумного замка, изобретенного Брамом, требовалась такая точность, которая намного превосходила существовавшие тогда возможности. Тем не менее этот замок предстояло выпускать большими партиями. Брам нанял к себе на работу Модели, который как раз начал создавать свой токарный станок. Модели продолжал свою работу после 1797 года уже в собственной мастерской. Его станок (1797 год) и особенно его усовершенствованный вариант (1800 год) открыл новую эпоху в машиностроении (рис. XIX).

Принято считать, что Модели изобрел только резцовый суппорт, однако это утверждение искажает истину и недооценивает заслуги Модели. Примитивный резцовый суппорт в то время часовщики уже применяли на небольших токарных станках, но на крупных станках стояло грубое устройство, не позволявшее установить резцовый суппорт. Модели значительно усовершенствовал его и приспособил для тяжелых работ. В действительности он же внес в конструкцию токарного станка три новшества, которые намного повысили его точность и превратили его в целом в универсальное устройство с резцовым суппортом как главной деталью. Эти новшества заключались в следующем: в изготовлении цельнометаллической конструкции, в точном получении плоских поверхностей для перемещения салазок резца и в разработке технологии точного изготовления ходового винта достаточной длины, обеспечивающего нужное перемещение режущего инструмента вдоль изделия больших габаритов. Создание цельнометаллического станка вместо монтирования металлических рабочих частей на деревянной основе может на первый взгляд показаться не имеющим большого значения, однако жесткость металлической станины обеспечивала повышение точности обработки металлов резанием. Планарность поверхностей салазок превращала эту потенциальную возможность в действительность. А настойчивая и кропотливая работа Модели над усовершенствованием способов изготовления ходовых винтов достаточной длины в начале XIX века коренным образом изменила практику токарных работ. Ему же принадлежит заслуга по внедрению коробки передач.

Хотя в токарных станках Модели нет такой особенности, которая ранее была бы совершенно не известна, его станок оказался настолько совершеннее, что полностью отличался от всех своих предшественников. Его можно было применять для самых тяжелых режимов обработки наиболее твердых металлов с любой точностью.

Дальнейших успехов в области нарезки резьбы и повышения класса точности обработки резанием добился приблизительно к 1833 году Джозеф Витворт, чья трудовая деятельность началась у Модели. В период с 1814 по 1840 год несколько английских рабочих создали на основе прежних примитивных машин строгальный станок, который тоже сыграл большую роль в повышении точности механической обработки. Однако такое повышение точности общего машиностроения было связано главным образом с переходом к методам массового производства и заменяемости частей. Об этом и пойдет речь в следующем разделе.

МАССОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО И ЗАМЕНЯЕМОСТЬ ЧАСТЕЙ

Массовое производство — это та основа, которая позволяет в наши дни выпускать многие машины (и товары широкого потребления) крупными партиями и продавать их по доступным ценам. Возьмем, к примеру, современный семейный легковой автомобиль. Если выпустить 10 ООО легковых автомобилей той или иной модели, то каждый из них будет стоить несколько тысяч фунтов стерлингов; если же изготовить всего один автомобиль, удовлетворяющий тем же самым требованиям в отношении надежности и удобства, то он уже обойдется в сотни тысяч фунтов стерлингов, в действительности же автомобили выпускаются партиями по нескольку сотен тысяч. Все такие автомобили почти совершенно одинаковы, если не считать мелочей. В производственном процессе каждая операция повторяется сотни тысяч раз, поэтому рентабельно создавать особую машину для эффективного выполнения каждой такой операции. Благодаря этому стоимость автомобиля не превышает нескольких сотен фунтов стерлингов. Так же обстоит дело и в производстве большей части товаров широкого потребления: шариковых ручек, пылесосов, стиральных машин, радиоприемников.

Массовое производство не встречает больших технических трудностей, если изделие представляет собой только одну часть (гвоздь, кнопка, перо, булавка) или не требует при своем изготовлении большой инженерной точности (текстиль). Совсем не обязательно, чтобы два экземпляра того или иного изделия были совершенно одинаковы, они должны лишь удовлетворять потребительским требованиям. Нетрудно наладить массовое производство таких изделий, если они пользуются широким спросом, оправдывающим расходы на изготовление специальных машин и выплату заработной платы многочисленной армии рабочих, каждый из которых специализируется на выполнении единственной операции. Фактически практическая действительность даете давних пор множество примеров массового производства подобного рода. Самым древним примером является, пожалуй, отливка типографских металлических литер на закате сред ^ невековья. Другой такой пример — специальная штамповочная машина с педальным приводом, использовавшаяся приблизительно с 1680 года в Нюрнберге для крепления головок к английским булавкам. Начиная же приблизительно с 1700 года швед Христофер Полхем организовал массовое производство на небольшом заводе, выпускавшем разнообразные изделия. На заводе было занято около 100 рабочих. Все производственные операции он старался переводить на гидроприводы. У него имелись гвоздильные станки, ножницы для резки полосового железа и листового металла, прессы, прокатные валки и т. п. Завод выпускал большими партиями такие товары, как плужные лемеха, зубья для бороны, молотки и другие металлические изделия.

Текстильная промышленность (см. главу 6) представляет собой отрасль массового производства, где точность играет второстепенную роль.

Пусть теперь нам предстоит решить задачу по налаживанию массового производства той или иной сложной машины, состоящей из многих частей. Каждую деталь можно было бы выпускать отдельно большими партиями на тех началах массового производства, которые известны с XVIII века и даже раньше. Но при сборке из таких частей первой же машины выяснилось бы, что точно подогнать одну деталь к другой не удается. Тогда пришлось бы либо рассортировывать тысячи и тысячи деталей на пригодные к сборке комплекты, либо же нанять специально для подгонки частей опытных слесарей-сбор- щиков, которые напильником, молотком и прочими инструментами довели бы детали до нужных размеров и точности. Подобная доводка на заключительной сборочной операции поглотила бы всю ту экономию, которую дает массовое производство.

Такую трудность можно преодолеть, если наладить выпуск отдельных частей по стандарту в пределах установленных допусков. Тогда из любого комплекта деталей, взятых наугад, можно будет собрать машину. Фактически части должны быть взаимозаменяемыми. По этой причине подобную усовершенствованную систему массового производства на началах взаимозаменяемости частей называют сокращенно взаимозаменяемым изготовлением.

Первым примером организации массового производства явился завод по изготовлению талей для Адмирал* тейства, который вступил в строй в Англии приблизительно в 1808 году. Этот план выработали совместно Марк Брунел и Сэмюэль Бентам. Генри Модели создал станки, которые были разбиты на специализированные группы сообразно той или иной производственной операции. На заводе имелось 44 станка самой современной конструкции (рис. XX). Завод, основанный по принципу массового производства, позволил десяти неквалифицированным рабочим выполнять работу, на которой раньше было занято 110 квалифицированных мастеров. Производственная мощность этого завода составляла 130 000 блоков в год, то есть превосходила производительность шести крупнейших прежних верфей. Этот план, потребовавший от Адмиралтейства капиталовложений на сумму 54 000 фунтов стерлингов, позволил ему экономить ежегодно по 17 000 фунтов стерлингов. Но несмотря на доказанную таким ооразом высокую эффективность массового производства, других попыток в Англии по внедрению принципа взаимозаменяемости частей больше не предпринималось.

До XIX века мало было таких изделий, выпуск которых был бы оправдан на предприятиях массового производства с взаимозаменяемостью частей. Единственное исключение составляло огнестрельное оружие. Так, например, затвор оружия, особенно мушкета или пистолета, представлял собой тонкий механизм, действовавший только при условии точной подгонки частей. Производство оружия было весьма квалифицированной работой, а спрос на него было нелегко удовлетворить. В 1811 году на складах Англии накопилось 200000 стволов для мушкетов, лежавших без движения из-за недостатка оружейников, требовавшихся для ремонта затворов. А ведь Англия располагала тогда более многочисленной армией квалифицированных рабочих, чем любая другая страна в мире. Во Франции первые попытки наладить производство огнестрельного оружия на началах взаимозаменяемости частей относятся к 1717 и 1785 годам. Американский посланник во Франции Томас Джефферсон сообщал домой, что Jle Бланк, предпринявший последнее начинание, принес ему 50 разобранных затворов к мушкетам. «Я сам собрал несколько затворов, — писал Джефферсон,— из первых попавшихся под руку частей. Они идеально подходили друг к другу. Надо ли говорить о том, как это выгодно, когда затвор приходится ремонтировать». В конечном итоге французское начинание потерпело неудачу, но на родине Джефферсона, отчаянно нуждавшейся в квалифицированной рабочей силе, производство на началах взаимозаменяемости частей было претворено в жизнь.

СТАНКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМЫХ ЧАСТЕЙ

В 1800 году Эли Уитни организовал массовое производство мушкетов. Спустя несколько лет его примеру последовали некоторые другие владельцы заводов стрелкового оружия. Они широко использовали гидроприводы на таких работах, как ковка, прокатка, сверление, шлифовка и полировка. Однако точная доводка до нужных размеров осуществлялась специальной обработкой и опиловкой в оправках. Однако вскоре были созданы специальные станки, позволявшие выполнять эту работу на больших скоростях и с неизменно высокой точностью. На некоторых таких заводах уже к 1818 году были фрезерные станки В том же году Бланшар изобрел свой станок для изготовления ружейных лож, первый станок, позволявший делать по копиру изделия неправильной формы. Это изобретение имело большую ценность. Станок с револьверной головкой появился в 40-х годах прошлого века. После наладки такого станка мастером неквалифицированный токарь выполнял на нем приблизительно до восьми различных операций. Сэмюель Кольт, строивший в 1849—1854 годах свой револьверный завод, привлек к планированию Элишу Рута, блестящего механика и талантливого организатора, который сам сконструировал много нового оборудования (в том числе он существенно усовершенствовал падающий молот). Рут использовал все лучшее из существовавшего тогда станочного парка, косвенно заставив тем самым других изобретателей создавать еще более совершенные машины.

Гражданская война в Америке (1861 —1865 годы), породившая нехватку рабочей силы, содействовала повышению производительности станочного парка. Универсальный фрезерный станок (рис. XXI) появился в 1861 — 1862 годах. Выпуск первых цилиндрических шлифовальных станков начался с 1864 года. Станок-автомат (на котором несколько инструментов подводятся к изделию в определенной последовательности автоматически, а токарь только подает прутковые заготовки, рис. XXII, XXIII) был создан в годы Гражданской войны и быстро был внедрен в производство несколько лет спустя. Многошпиндельный станок (на котором изделие автоматически проходит череэ ряд позиций и на каждой из них подвергается одной или нескольким операциям обработки) появился в 1895 году. Затем появились в высшей степени автоматизированные универсальные токарные станки (рис. XXIV), появившиеся накануне первой мировой войны, на которых заготовка проходит последовательно через шесть-восемь позиций, причем на каждой такой позиции ее можно подвергать операциям сверления, точения, нарезания, проточки и развертки. Зуборезные станки-автоматы появились в 70-х годах, а червячнофрезерные — в 80-х годах.

Промышленность, производящая вооружение, длительное время шла впереди по технологии массового производства, но владельцы часовых заводов отставали от нее очень незначительно. Эли Терри из Коннектикута наладил массовое производство деревянных часов в 1809 году, а к 1814 году снизил цену на них с 25 до

5 долларов. Массовое производство латунных часов началось несколько позже, причем к 1855 году их ежегодный выпуск был доведен до 400000 штук, а цена на них снижена в конечном итоге до 50 центов за штуку. Массовое производство наручных часов началось в 1848 году и получило широкое распространение уже в 50-х годах прошлого века.

К 1850 году методы массового производства прочно обосновались в промышленности. Они были залогом успеха, одержанного в 50-х годах прошлого века, в выпуске швейных машин, изначала производившихся большими партиями. Несколько позднее они сделали возможным повсеместное распространение сельскохозяйственной техники. В последнем случае взаимозаменяемость частей была важна не только для производителя, но и для потребителя, поскольку ремонт сельскохозяйственных машин выходил за пределы возможностей деревенского кузнеца, так что наличие запасных частей, которые можно было поставить на месте без участия специалиста-меха- ника, было залогом успеха распространения сельскохозяйственной техники. Этим последняя отличалась от часов, где взаимозаменяемость частей была важна лишь только с позиции производителя, поскольку она значительно упрощала стоявшие перед ним задачи. На основе технологии массового производства в 80-х годах был организован выпуск пишущих машинок, а в 90-х годах — выпуск велосипедов, вскоре доведенный до уровня нескольких сотен тысяч штук в год.

ПРИМЕНЕНИЕ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Обратимся теперь к другой стороне современного массового производства — к непрерывно-поточному производству, которое чаще известно как сборочная линия. Этот способ в полном своем развитии характеризуется тем, что каждая деталь изделия проходит через ряд позиций, причем в каждой такой позиции над ней осуществляется одна или несколько операций. Весь завод становится хорошо организованной производственной единицей, где сырье поступает в поток в ряде точек, а изделие на разных этапах производства перемещается по нескольким потокам, постепенно сливающимся в общий поток, пока на краю главного конвейера с него не сойдет (например) автомобиль, готовый к испытаниям и отправке в дорогу.

Элементы подобной системы уходят в глубь девятнадцатого века. Их можно усмотреть, например, на фабрике Британского адмиралтейства (1833 год) по выпечке морских галет. Машины замешивали тесто и выполняли ряд других операций, но главное нововведение на этой фабрике состояло в том, что изделие переходило от рабочего к рабочему на подносах, передвигавшихся по приведенным в движение роликам. В Англии были предприняты еще отдельные попытки организации производства на подобных началах, но, как и с взаимозаменяемостью частей, решающее слово здесь осталось за Америкой.

Автоматическая линия в законченном виде впервые была пущена в эксплуатацию в 60-х годах прошлого века в Цинциннати, но не для сборки машин, а для разделки свиных туш в производстве мясных консервов. Свиные туши по подвесному конвейеру проходили мимо ряда рабочих, каждый из которых осуществлял единственный разрез или отрезал строго определенную часть туши. На этом мясокомбинате был внедрен ряд хитроумных приспособлений, в том числе автоматические весы, взвешивавшие туши без их снятия с конвейера. Более полное развитие линия разделки туш получила в 80-х годах. Она включала приспособление для автоматического захвата живой свиньи за заднюю ногу, подачи ее на конвейер и в убойное отделение. Для всего этого требовалось около 30 секунд. Такая же эффективность обеспечивалась на всех участках линии. На этой линии отходов не было: использовалось абсолютно все, что могла дать свинья. В шутку даже говорили, что здесь даже предсмертный визг свиньи улавливали для переработки его в заводской гудок.

На началах, близких к автоматической линии, в 90-х годах было налажено производство железнодорожных товарных вагонов. Однако в полностью завершенном виде в машиностроении этот способ связан с производством автомобилей.

АВТОМОБИЛИ И МАССОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Все первые автомобили строились так же, как строили первую паровую машину. Затем приблизительно с 1902 года ряд автомобилестроительных фирм перешел на начала взаимозаменяемости частей. Олдс выпустил около 2500 своих малолитражек в 1902 году, 4000 — в 1903 году и 5000 — в 1904 году. К 1909 году Форд перешагнул через черту 10 000 автомобилей в год. К 1913 году в Англии насчитывалось около 200 000 и в Соединенных Штатах — 600 000 автомобилей.

Автомобильная промышленность шире, чем когда-ли- бо прежде, использовала принцип взаимозаменяемости частей, а это в свою очередь способствовало созданию многих новых машин и инструментов: точных зуборезных шлифовальных станков многих типов, разнообразных штамповочных прессов для шасси, амортизаторов, кузовов и других частей, прошивочных станков, точных литейных машин с матрицами, инструмента для зенкерова- ния и развертывания. Некоторые из таких машин существовали и раньше, но массовое производство автомобилей привело к их усовершенствованию и более широкому использованию. Тенденция к внедрению автоматов усиливалась.

Затем Генри Форд ввел сборочную линию. В 1913 году он экспериментировал с линией для сборки маховиков магнето. Он подразделил сборку двигателей на 84 операции, сократив число рабочих на одну треть. Шасси он поставил на рельсы и протягивал его через ряд рабочих мест, где осуществлялась сборка. К концу 1914 года разработка сборочной линии была доведена почти до конца. Мы лишены возможности проследить за дальнейшим ее развитием или за постепенным распространением этого принципа на другие отрасли промышленности и ограничимся лишь замечанием о том, что этот поточный метод (охватывающий не только сборку, но и изготовление деталей) стал ключом к повышению производительности и, следовательно, к удешевлению производства. В наше время поточный метод постепенно вытесняется автоматизацией.

ПРОЧИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЕТОДАХ ПРОИЗВОДСТВА

Рассматриваемому нами прогрессу производственной технологии во многом способствовали два новых материала. Одним из них явились синтетические абразивы, например карборунд, синтезируемый приблизительно с 1893 года в электропечи. До этого пользовались естественным корундом. Но карборунд можно было сделать тверже и мелкозернистее корунда. Синтетические абразивы сильно расширили применение шлифования как способа обработки резанием и во многих случаях почти полностью вытеснили непосредственное резание. Шлифование, обеспечивающее большую точность обработки поверхностей, чем резание, — обязательная операция при производстве двигателей внутреннего сгорания. Другим новым материалом стала быстрорежущая инструментальная сталь, о которой мы уже упоминали. Она позволила повысить скорости резания в четыре-пять раз. По оценкам внедрение быстрорежущей стали в Соединенных Штатах увеличило годовое производство по всем отраслям промышленности приблизительно на 8 миллиардов долларов, хотя сама быстрорежущая сталь обходится там в сумму всего около 20 миллионов долларов в год, не считая, разумеется, стоимости новых станков, оснащаемых инструментом из такой стали.

Все эти достижения в области машиностроительной технологии сопровождались одновременным усовершенствованием измерительной техники. У нас здесь нет места для полного анализа этого вопроса. Уже упоминавшийся нами Витворд сыграл очень важную роль в разработке точных методов измерения (и хотя Америка обогнала Англию по массовому производству, последняя все еще шла впереди всех других стран по штучному выпуску высокоточных машин). Рост производства в Соединенных Штатах на началах взаимозаменяемости частей неизбежно сопровождался на каждом этапе последовательным усовершенствованием измерительной техники и все более широким использованием всевозможных калибров.

Здесь нельзя не упомянуть о других таких важных процессах, как электросварка (1886 год) и термитная сварка (1908 год), которые играли все большую роль в машиностроении и которые во многих случаях покончили с такими неуклюжими способами неразъемного соединения, как заклепывание или сболчивание. Кислородная резка (кислородно-ацетиленовая горелка и другие аналогичные способы) вошла в обиход на рубеже столетия.

Американские промышленники в целом шли в области массового производства и нужных для него станков впереди всех. Даже в Англии предприниматели медленно переходили к новым способам производства. Начало такому переходу было положено лишь в 1853 году, когда Британская комиссия по стрелковому оружию вынесла рекомендацию о внедрении «американской системы». Даже в 1914 году в стране оставалось немало цехов, в которых проводилась длительная и трудоемкая ручная опиловка на операциях, как нельзя лучше подходящих для перевода их на фрезерование и станочное шлифование. Первая мировая война с ее беспримерным спросом на огромное количество вооружения и другой продукции точного изготовления в корне изменила всю эту ситуацию. «Сотни цехов, — пишет Кресси, — в которых о быстрорежущей инструментальной стали знали только понаслышке, переходили на ее регулярное использование. Многие станки-автоматы, прежде всего фрезерные и шлифовальные, проникали на небольшие и устарелые машиностроительные заводы и становились здесь незаменимым оборудованием. Под нажимом военной необходимости гигантски возрастало использование различных приспособлений при точении и сверлении изделий необычной формы» К

РАЗВИТИЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ ПОСЛЕ 1918 ГОДА

В годы между двумя мировыми войнами намного расширился круг материалов, из которых делаются машины. Внедрялись новые сплавы, прежде всего разнообразные легкие сплавы на основе алюминия. Быстро разрабатывались пластики, превосходящие металлы в некоторых областях машиностроения.

Неуклонно совершенствовались и все шире применялись разнообразные станки, создававшиеся на протяжении предшествовавшего столетия. Однако коренных нововведений в этой области было мало. Заметно шире стали использовать кислородную резку металлов, открывшую возможности резания стали такой толщины, какая выходила за пределы возможностей механической обработки. Вместе с тем горелка позволила заменить некоторые станки на таких операциях, как строгание и сверление. Точность обработки металлов кислородной горелкой сильно возрастала, пока ей, например, не стали под стать даже некоторые операции по нарезанию зубьев шестерен. Газовые резаки удалось в значительной степени автоматизировать. К концу 30-х годов установки для газовой резки заменили станки на некоторых токарных операциях, правда в ограниченном масштабе и для грубой обработки, но они доказали свою большую перспективность на будущее.

Шлифование как замена фрезерования при высокоточной обработке поверхностей продолжало быстро внедряться во многих областях машиностроения. Бесцент ровые шлифовальные станки, впервые появившиеся (правда, не в современном виде) в 1916 году, получили с 20-х годов все более широкое распространение.

Мы уже упоминали о перевороте в промышленности, вызванном внедрением быстрорежущей инструментальной стали. Когда приблизительно в 1926 году стал входить в употребление для изготовления режущего инструмента карбид вольфрама, по твердости уступающий только алмазу, он породил в промышленности такую же революцию, получившую приблизительно в 1939 году дополнительный толчок от внедрения смеси карбидов тантала и вольфрама. В итоге скорости резания возросли в 6 или 7 раз, знаменуя этим огромное повышение производственного потенциала. К сожалению, этот материал немецкого происхождения попал под контроль международных картелей, которые резко ограничили его производство и использование за пределами Германии^{^[37]}. Для народов других стран это означало потерю потенциального богатства. Заинтересованные монополии этим, бесспорно, ограждали свои интересы и сохраняли высокие цены, тогда как Германия получала возможность быстрого перевооружения с помощью эффективного режущего инструмента, обеспечивая вместе с тем такое положение, когда миролюбивые нации шли навстречу войне сравнительно малоподготовленными.

МАШИНЫ-АВТОМАТЫ

Самая интересная особенность прогресса в период между двумя мировыми войнами заключалась в усилении тенденции к изучению возможностей высокоавтоматизированного машинного оборудования. Эта тенденция была предвестником той волны повальной автоматизации, которая в наши дни захлестнула многие страны. Токарные станки и другие машины для обработки резанием оснащались приборами и приспособлениями для измерения размеров, которые автоматически останавливали эти машины, когда размеры изделия доводились до нужной величины. В более крупных масштабах производство было автоматизировано фирмой «А.-О. Смит энд

К⁰» на построенном ею в конце 20-х годов заводе по производству автомобильных рам в Милуоки, который выпускал 1 готовое шасси каждые 8 секунд, то есть почти 10 000 штук ежесуточно. Рамы изготовлялись фактически без непосредственного участия человека. В штате работников этого завода состояло 120 человек, главным образом контролеров, наладчиков и ремонтников. Благодаря этому затраты труда на одну раму удалось довести почти до 16 человеко-минут. Этот завод удовлетворял 75 процентов всех потребностей страны в рамах. Исключение отсюда составили предприятия Форда, которые получали рамы со своего, такого же фирменного завода-автомата.

К числу самых полезных машин-автоматов относится автоматическая литейная машина, созданная на основе литейных машин, появление которых в начале текущего столетия было связано с зарождением и развитием автомобильной промышленности. В таких литейных автоматах изделия отливаются с огромной быстротой в постоянные металлические формы (кокили). Эта машина не относится к категории узко специализированных: простая смена кокилей позволяет отливать изделия другой формы. Простота ее действия позволяет предельно автоматизировать такую машину. Типичная установка стоила в годы между двумя войнами около 1000 фунтов стерлингов и обслуживалась одним человеком. На ней ежеминутно отливали по 8 изделий, то есть свыше 4 миллионов штук в год при круглосуточной работе. Ее, разумеется, приходилось останавливать на ремонт, но две такие машины при попеременной работе могли бы отливать крышки к радиаторам для автомобильной промышленности всех стран мира. Установки столь высокой производительности заставляют, естественно, задумываться над тем, сможет ли современная прогрессивная технология получить полное использование в таких условиях, когда в промышленности конкурируют несколько фирм. Литье в кокиль ограничивается определенными сплавами, однако литейные автоматы для автомобильной промышленности устроены на ином принципе (литейные формы для них крупнее и сложнее) и позволяют отливать почти любой металл. Замечательный пример являет собой чугунолитейный автомат в Климовске (СССР). Его производительность за две смены в сутки составляет 10 000 изделий. Он снизил затраты труда на 60% и позволил сократить парк необходимых для отделки изделий металлорежущих станков на 75%. Все это снизило себестоимость литья на 50%.

Проще всего поддаются автоматизации операции по обработке однородного материала (отливок, например), так что машине не приходится выполнять функцию, сравнимую с «суждением». Затем идут машины, от которых уже требуется «суждение» (для решения, например, вопроса о том, в достаточном ли количестве снят металл в процессе его обработки резанием). Это можно осуществить с помощью контактов движущихся частей наподобие осязания. Однако суждение человека на производстве обычно осуществляется через зрение. Вероятно, как раз по этой причине самой коренной переменой в рассматриваемый нами сейчас период явилось внедрение разнообразных процессов с использованием фотоэлектрического элемента, или «электрического глаза», который преобразовывал изменения интенсивности света в изменения электрического тока и отсюда с помощью усилителей и реле превращал их в механические действия. Первоначальная разновидность фотоэлемента основывалась на сделанном в 1873 году открытии: оказалось, что электропроводность селена изменяется в зависимости от количества падающего на него света. Однако устроенные на этом принципе фотоэлементы обладали малой чувствительностью. Современный же фотоэлемент, отличающийся чрезвычайно высокой чувствительностью, имеет в своей основе особенность некоторых веществ испускать электроны при падении на них света. И хотя основные закономерности, лежащие в основе действия подобных фотоэлементов, были открыты еще в 80-х годах прошлого века, сами эти элементы были созданы главным образом в послевоенный период.

К 1939 году фотоэлементы получили широкое использование на таких операциях, как рассортировка и отбраковка риса, сои и сигар, выявление и отбраковка консервных банок без этикеток при их выходе из этикетирующего автомата, слежение за работой гравировального автомата по чертежу при изготовлении медной печатной формы. Наконец, на основных технологических операциях в металлургии и машиностроении фотоэлементы меняли ход валков прокатных станов, выталкивали металлические заготовки из печи, когда они достигали определенной температуры, осуществляли автоматический контроль за качеством изделий, сходивших со станка-автомата. Это было гораздо важнее, ибо здесь угадывались ростки грядущих технологических нововведений. По сообщениям из Соединенных Штатов, один такой автомат-контролер позволил четырем рабочим выполнять работу, для которой раньше требовалось 18 человек. Примером из английской действительности приблизительно 1939 года может служить автоматическая машина для сверления и зенкерования коленчатых валов, управляемая действующим на фотоэлемент лучом света, который проходит через диск с отверстиями. Это контролирующее устройство заменило обычный кулачковый механизм. Дальнейшим достижением в этом направлении был станок 1940 года, построенный в Советском Союзе. Здесь фотоэлемент управлял перемещениями инструментов на одном или нескольких станках-автоматах согласно чертежу. В годы последней войны в Соединенных Штатах подобное же устройство управляло работой газового резака в соответствии с масштабным чертежом.

Подобные примеры применения фотоэлемента и других подобных устройств для регуляторов при измерении температуры, химического анализа и т. п. доказывают возможность полного избавления человека от тех однообразных, утомительных рабочих операций, на которых разум используется для решения вопроса только о том, удовлетворяет или не удовлетворяет изделие тому или иному стандарту. Вредные последствия подобной однообразной работы, выполняемой день за днем, представляют собой одну из самых серьезных проблем массового производства. Только что рассматривавшиеся нами примеры показывают пути решения этой проблемы. «На первый взгляд, — пишет Фуркас в своей книге «Грядущее столетие» *, — в Америке имеется не меньше миллиона рабочих, выполняющих рутинную работу по рассортировке, осмотру и контролю. Их с успехом и с меньшими расходами можно было бы заменить устройствами, приводимыми в действие фотоэлементами». К этой теме мы еще вернемся в главе 14.

Г лава 9

ПЕРИОД МЕЖДУ МИРОВЫМИ ВОЙНАМИ

(1918—1939 годы)

Годы между двумя войнами ознаменовались не столько выдающимися новыми изобретениями, сколько замечательными достижениями в области повышения эффективности уже созданных машин. Эти достижения были результатом множества различных изобретений и усовершенствований — итог труда тысяч инженеров, рационализаторов и ученых. В 1918 году, например, для выработки единицы электроэнергии расходовалось около 680 тонн угля, тогда как в 1939 году эта цифра была снижена на лучших электростанциях почти вдвое. Усовершенствование конструкций судов за эти же годы позволило снизить количество энергии, требовавшейся для перевозки единицы груза, приблизительно на 15—20 процентов, а расход топлива в двигательных установках одинаковой мощности уменьшился на 50—60 процентов, так что общий расход топлива на судах самой последней конструкции снизился по сравнению с прежним уровнем на одну треть. Подобные достижения во всей промышленности привели к общему росту производительности труда, составившему в Соединенных Штатах за период с 1920 по 1935 год 39 процентов.

Но вместе с тем возможности передовой техники полностью использовались отнюдь не всегда. Так, среднее количество угля, расходовавшегося в Англии или в Соединенных Штатах для выработки единицы электроэнергии, составляло в 1918 году около 1,4 килограмма, а в 1939 году было немного меньше 0,7 килограмма. Иными словами, средний коэффициент полезного действия электростанций составлял в 1939 году всего лишь около половины наилучшей возможной величины и равнялся лишь приблизительно половине того, что было наилучшим в 1918 году. Таким образом, средний коэффициент полезного действия отставал на 20 лет. Рост производительности труда на 39 процентов не означал, что был достигнут такой же рост выпуска продукции и

оказания услуг. Фактический рост производства продукции составил за тот же период лишь 14 процентов, а остальная доля повышения производительности труда была сведена на нет ростом безработицы. И совершенно так же, мы в этом убедимся ниже, в различных отраслях промышленности наилучшее наличное оборудование часто использовалось далеко не полностью.

В этой связи нельзя забывать о том, что для перевода всей отрасли промышленности на новую технику требуется время. Новые машины нужно построить и освоить. А это в конечном итоге зависит от наличия рабочей силы. Если бы не хватало рабочей силы, то отставание в росте производства было бы вполне оправданным. Но в действительности миллионы людей не находили работы. Таким образом, неиспользование этих рабочих для доведения роста производства до возможного уровня свидетельствует об организационном провале в экономике.

СОВЕТСКИЙ СОЮЗ

Эти выводы не распространяются на Советский Союз. В этой единственной стране с безработицей было покончено полностью К Производительность труда в промышленности была отнюдь не наивысшей с точки зрения использования достижений техники, но она находилась на таком высоком уровне, какой был достижим тогда практически, поскольку вся наличная рабочая сила была направлена на развитие промышленного производства. Советский Союз начинал как весьма отсталая в своем развитии страна. В дореволюционной России имелось несколько островков развитой промышленности, но в целом она была сельскохозяйственной страной, причем страной весьма отсталой, с почти средневековым оборудованием. В 1910 году в России имелось 10 миллионов деревянных сох, 18 миллионов деревянных борон и всего лишь 4,5 миллиона железных плугов, не говоря уже о почти полном отсутствии более современного сельскохозяйственного инвентаря, который стал входить в употребление в других странах приблизительно с 1800 года. Война 1914—1918 годов и опустошительная интервенция сильно ухудшили положение. Довести производство даже до довоенного уровня удалось лишь к 1928 году. После этого советский народ начал систематическую борьбу за повышение технической оснащенности хозяйства до уровня передовых промышленных держав.

Наступила пора индустриализации, проводившейся столь планомерно и столь высокими темпами, каких не знала история. В 1938 году объем промышленного производства в СССР возрос в шесть с половиной раз по сравнению с 1913 годом, тогда как по остальным странам мира соответствующая цифра составила 40—50 процентов. За десятилетний период с 1930 по 1940 год советское промышленное производство расширялось со средним годовым приростом в 18 процентов по сравнению с 2,8 процента в Соединенных Штатах, 3,5 — в Англии и 2,5 процента во Франции. По выработке электрической энергии Советский Союз переместился с пятнадцатого места в мире, которое Россия занимала в 1913 году, на третье в 1936 году, по добыче угля — с шестого на четвертое, а по выпуску сельскохозяйственной техники — с пятого на первое. Тракторов и комбайнов в царской России не делали. К 1936 году Советский Союз занял по выпуску и тех и других первое место в мире.

Эти успехи были достигнуты сознательным подходом к проблеме механизации. Поставленную задачу — добиться изобилия для всех — можно было решить только путем повышения объема производства самыми передовыми методами. Повышение технического уровня государство взяло на себя, сделав его одной из своих главных задач. Изобретатели всячески поощрялись, в их распоряжение были предоставлены оборудование, лаборатории и г. п. Задачей просвещения стала наискорейшая подготовка максимального количества квалифицированных инженеров, ученых и изобретателей. Создавались все условия для того, чтобы рабочие вносили свои рационализаторские предложения. От простых рабочих поступали сотни тысяч предложений. Сознательная борьба за наиболее полное использование техники нашла свое отражение в стахановском движении.

Однако приведенные цифры не полностью характеризуют состояние дел. И хотя к 1939 году СССР догнал по общему уровню производства многие другие развитые в промышленном отношении страны, выпуск продукции на душу населения все еще находился на низком уровне. В 1937 году в СССР выплавлялось на душу населения (эту цифру можно считать приближенным показателем промышленной мощи) всего лишь 86 килограммов чугуна по сравнению с 292 килограммами в США, 234 — в Германии и 183 килограммами в Англии. Хотя индустриализация в СССР проходила более быстрыми темпами, чем в любой другой стране, все же государственные деятели и руководители промышленности в Советском Союзе считали к концу 30-х годов, что стране понадобится еще лет пятнадцать, чтобы догнать самые передовые в промышленном отношении страны мира. Но опустошения, которые принесла вторая мировая война, намного отодвинули этот срок.

РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИКИ

Механизация стала к этому времени столь повсеместным явлением, что охарактеризовать ее можно, только описав общие тенденции этого периода и выбрав для более подробного анализа лишь отдельные примеры. Можно начать хотя бы с производства электроэнергии, потому что она играет все большую роль во всех сторонах промышленного развития и потому что на ее примере лучше всего видны перемены, происходившие в Англии.

Выработка электроэнергии в стране, например, возросла со 125 миллионов единиц в год к началу текущего столетия до 9927 миллионов единиц в 1928 году и 26 409 миллионов единиц в 1939 году. Как уже отмечалось, в огромной степени возросла и эффективность. Крупные электростанции, вырабатывающие ток высокого напряжения и передающие энергию по проводам высокого напряжения на расстояние 400—500 километров, вытеснили крохотные местные электростанции начала столетия, вырабатывавшие постоянный ток. Тем не менее эти успехи давались нелегко. «Технические достижения начального периода, — утверждал в 1938 году С. Б. Донкин, президент Института инженеров гражданского строительства, — не сопровождались надлежащим улучшением в организации энергоснабжения страны в целом. Беспристрастный наблюдатель не найдет никаких признаков того, что дела в национальной энергетике ведутся с дальним прицелом и с пониманием той роли, которую электричество станет играть в будущем в жизни страны» К Производство и распределение электроэнергии стало в действительности почти первой^{^[38]} отраслью национальной экономики, в которой организационные формы, игравшие столь большую роль в освоении мировых ресурсов энергоснабжения на протяжении свыше двух веков, явно переставали удовлетворять требованиям дальнейшего развития.

В напряженных условиях войны 1914—1918 годов выявилась большая слабость национальной энергетики. После ряда лет обследования положения правительство решило, что надлежащую реорганизацию этой отрасли промышленности можно осуществить только путем национализации системы передачи электроэнергии и координации работы электростанций ^{^[39]}. Это было сделано им в виде Постановления об электричестве 1926 года, предусматривавшего учреждение Национальной сети электроснабжения, представлявшей собой одно из величайших достижений инженерной мысли того периода. Как следствие эффективность этой отрасли национальной экономики очень сильно возросла. Раньше каждой отдельной электростанции приходилось устанавливать дополнительные машины, позволявшие ей справляться с пиковой нагрузкой (хотя такая нагрузка длилась всего один-два часа в сутки), предусматривая вместе с тем большой запас мощности на случай аварий. С созданием Национальной сети в помощь той или иной электростанции в часы пиковой нагрузки можно было временно подключать какую-нибудь устаревшую маломощную станцию. Такой порядок позволял эксплуатировать наилучшее оборудование все время, включая старые генераторы только в часы пиковых нагрузок. Он позволял тем самым снижать стоимость выработки электроэнергии, а включение станций в единую сеть создавало возможность использования резервных мощностей в помощь нескольким станциям в случаях особой необходимости. В 1928 году, когда сооружение Национальной сети только что начиналось, генераторы в целом работали в среднем всего по 1127 часов в году, тогда как в 1939 году эта цифра была доведена до 2701 часа. Таким образом, все генераторы простаивали гораздо меньше времени, что означало поистине гигантскую экономию на капитальных затратах. К 1937 году эта экономия составила 27 миллионов фунтов стерлингов и позволила окупить за срок менее десятилетия все расходы по сооружению национальной сети.

Такую же картину можно было наблюдать и в других странах. В Соединенных Штатах значительная часть предприятий, вырабатывающих электроэнергию, принадлежала (и все еще принадлежит) частному капиталу, а самые замечательные успехи были достигнуты при осуществлении таких общенациональных схем, как сооружение электростанции на реке Теннесси, в долине которой гидроэлектрификация стала основой преобразования некогда отсталого района в одну из самых развитых в техническом отношении областей страны. Внутреннее потребление электроэнергии возросло за два года на 146 процентов.

Планирование — ключ к эффективности снабжения электроэнергией. Советский Союз с его плановым хозяйством оказался в особенно выгодном положении, хотя ему пришлось начинать с крайне отсталой энергетики, в чем заключалась, так сказать, обратная сторона медали И хотя Советскому Союзу предстояло пройти большой путь, чтобы догнать главные промышленные державы по потреблению электроэнергии на душу населения, тем не менее достигнутые им в этом отношении успехи нельзя не признать поистине поразительными: начав с 500 миллионов киловатт-часов в 1920 году, он выработал 4205 миллионов киловатт-часов в 1927 году, 13 540 миллионов в 1932 году и 36 400 миллионов киловатт-часов в 1937 году. Планирование всей промышленности сделало возможным гораздо более эффективное использование оборудования, чем в какой-либо стране. Так, генераторы на районных электростанциях наработали в 1935 году 4300 часов по сравнению с 2300 часами, например, в Англии.

Технический прогресс в области производства электроэнергии с 1918 года сводился главным образом к постепенному продвижению вперед, к повышению коэффициентов полезного действия, напряжения в линиях передачи и т. д., о чем подробно говорить здесь было бы неуместно. Если не считать некоторых экспериментальных успехов в направлении повышения напряжения в линиях передачи постоянного тока, что позволяет осуществлять передачу энергии на гораздо большее расстояние, то единственным выдающимся техническим достижением явилась совокупная выработка теплоты и энергии. В подобных случаях теплота, неизбежно поступающая из конденсаторов паровых турбин и раньше выбрасывавшаяся на воздух, стала передаваться в виде горячей воды или пара по трубопроводам на фабрики или в жилые кварталы как источник местного отопления. Это дает около 30 процентов экономии на топливе. Хотя районное городское отопление вне связи с выработкой электроэнергии не было диковинкой в Соединенных Штатах, именно Советский Союз возглавил в 30-х годах движение за переход к системе совокупной выработки теплоты и энергии. В последние годы каждая третья теплоэлектростанция в Советском Союзе работает и на местное отопление. Этот способ был испытан в 50-х годах в Пимлико (Лондон), но не получил в Англии широкого распространения.

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ТЕХНИКА

К 1918 году были созданы сельскохозяйственные машины, механизировавшие полевые работы по выращиванию и обмолоту зерновых, разные процессы по заготовке сена и некоторые операции по посеву и уборке корнеплодов. Трактор уже начал заменять лошадь. В последующие годы его значительно усовершенствовали, а приблизительно к 1924 году появились тракторы с большим клиренсом (с высокой посадкой), позволявшим проводить обработку междурядий всходов разных культур. Оснащенность тракторами и другими сельско* хозяйственными машинами была в разных странах далеко не одинаковой. В Соединенных Штатах, далеко опередивших другие страны по механизации сельскохозяйственных работ, парк действующих тракторов увеличился с 80 тысяч машин в 1918 году до 1,6 миллиона в 1939 году. Это значит, что на 100 сельскохозяйственных рабочих уже приходилось приблизительно 15 тракторов *. В Англии же в 1939 году было всего 55 тысяч тракторов, то есть около 8 тракторов на 100 рабочих, занятых в сельском хозяйстве. В России, получившей, как нами уже отмечалось, в наследие очень отсталое земледелие, в 1920 году имелось всего 700 тракторов. Число их было затем доведено до 483 тысяч в 1938 году и до 523 тысяч в 1940 году. По сравнению с численностью занятых в сельском хозяйстве людей это было очень мало: меньше одного трактора на 100 человек. С другой стороны, коллективные формы ведения сельского хозяйства позволяли использовать технику эффективнее, чем где бы то ни было еще. Если выразить работу, произведенную одним трактором, через количество акров^{^[40]} пахоты, то в 1936 году средняя производительность трактора в Советском Союзе составляла 1210 акров по сравнению с 225 акрами в Соединенных Штатах. Это означало, что в Соединенных Штатах, тракторный парк которых был в 4 раза больше, было обработано всего 350 миллионов эквивалентных акров пахоты, тогда как в Советском Союзе эта цифра составила почти 600 миллионов акров. И в Англии, по оценочным данным ^{^[41]}, производительность тракторного парка легко можно было утроить. В 1940 году в Советском Союзе около 90 процентов вспашки и посевных работ и 50 процентов уборки урожая производилось тракторами и комбайнами. Этот уровень механизации уборочных работ в Соединенных Штатах был достигнут в 1938 году.

Механизация остальных работ в сельском хозяйстве только начиналась. Создавались канавокопатели и другие машины для осушительных работ. Развивалась механизация уборки овощей и корнеплодов. Были значительно усовершенствованы картофелеуборочные машины, о которых уже говорилось, хотя даже к 1938 году их применяли только на подходящей почве. Предпринимались попытки механизировать уборку сахарной свеклы. Оценку достижений в этом направлении дал тогда «Журнал министерства земледелия». «В стране имеется несколько свеклоуборочных комбайнов, — отмечалось в этом журнале, — причем хотя бы некоторые из них заслуживают самого пристального внимания»^{^[42]}. Были достигнуты определенные успехи в деле создания машин для посадки овощной рассады. Успехи по созданию льноуборочных машин были менее успешными, но из Советского Союза сообщалось, что к 1940 году в этой стране был создан комбайн, позволявший за час теребить, очищать и связывать в снопы лен с трех акров. В Советском Союзе создавались экспериментальные машины для механизации работ, которые раньше производились исключительно вручную, например машины для уборки и прессования чайного листа и для кронирования чайного куста.

Хуже всего обстояли дела с механизацией хлопкоуборочных работ. Здесь не везло как нигде еще. Первый патент на машину для сбора хлопка был выдан в Соединенных Штатах еще в 1850 году. К 1937 году таких патентов было уже свыше 900. И все же почти всюду хлопок продолжали убирать вручную. В опубликованном правительством США в 1937 году докладе «Тенденции в развитии техники» содержалось следующее высказывание о созданной в 30-х годах машине, которая убирала за 7,5 часа столько* же хлопка, сколько его успевал собирать за 5 недель умелый сборщик, то есть обеспечивала снижение затрат труда на 75 процентов: «Страх перед перепроизводством хлопка с проистекающим отсюда падением существующих на него цен и полным драматизма вытеснением машиной сборщика хлопка задерживает внедрение автоматической хлопкоуборочной машины, изобретенной братьями Раст. Сами изобретатели, сознавая революционизирующие последствия своего изобретения, воздерживаются от какого бы то ни было использования своей машины, если не считать пробных испытаний на одной артельной ферме в Миссисипи и в Советском Союзе, где угрозы безработицы не существует» К В конечном итоге главной причиной беды была дешевизна труда сборщиков хлопка, объясняющаяся низким уровнем жизни, которым приходится довольствоваться негритянскому населению в южных штатах.

МЕХАНИЗАЦИЯ УГЛЕДОБЫЧИ

Как мы уже видели в главе 7, к 1918 году в области угледобычи были механизированы две ее важные операции, а именно подрубка угля и его доставка из забоя. И здесь полезно выяснить, каковы темпы роста механизации в разных странах. В Соединенных Штатах доля битуминозного угля машинной подрубки возросла с 51 процента в 1913 году до 79 процентов в 1935 году и до 88 процентов в 1939 году. Англия же, с другой стороны, начав с 8 процентов в 1913 году, достигла американского уровня 1913 года лишь в 1935 году, а в 1939 году эта цифра по стране составила всего 61 процент. Подобным же образом в 1939 году только 58 процентов английского угля доставлялось из забоя конвейерами. В царской России в 1913 году уголь подрубали машинами лишь на 1,7 процента, но темпы механизации этой отрасли промышленности оказались поистине замечательными. К 1940 году в СССР уголь машинной подрубки составлял почти 95 процентов всей добычи, а угледобывающая промышленность, как утверждалось, стала самой высокомеханизированной в мире (правда, на отдельных зарубежных шахтах эта цифра была еще выше и в Руре превышала, например, 97 процентов).

Серьезное отставание с механизацией угледобычи на шахтах Англии означало, что производительность труда оставалась низкой, а цены на уголь были высокими. А поскольку почти вся промышленность страны в обеспечении своих энергетических нужд зависела от угля, слабая механизация угледобычи очень сильно тормозила развитие национальной промышленности. События второй мировой войны неопровержимо доказали эту отсталость. Правительство создало Техническую консультативную комиссию по угледобывающей промышленности под председательством К. К. Рейда. В 1945 году она опубликовала отчет. Неодинаковые природные условия, говорилось в нем, делают несостоятельным всякое сравнение английской угледобывающей промышленности с американской, но природные условия в Англии «сопоставимы с природными условиями Рура и Голландии и, следовательно, не могут объяснить гораздо более низкую производительность горняка за смену». Эта выработка составила в 1936 году около 1,2 тонны в Англии, свыше 1,8 тонны в Голландии и немногим больше 1,7 тонны в Руре, хотя в действительности в 1913 году по этому показателю Англия была впереди и Голландии и Рура. Объясняется эта низкая выработка, утверждала комиссия, не только слабой механизацией процессов подрубки угля, но в большей степени плохой общей планировкой шахт и подземных путей сообщения. Вопросы общей планировки шахт выходят за рамки настоящей книги, но нам придется отметить тот факт, что отсталость английской угледобывающей промышленности объясняется, как об этом говорится в отчете Рейда, плохой планировкой шахт и устаревшими методами откатки угля, не способными справиться с тем углем, который можно было бы подрубать при механизации работ в забое. Эти два фактора тормозили внедрение машинной подрубки и откатки угля. В отчете содержались рекомендации о коренной реорганизации угледобывающей промышленности в целом. «Мы пришли к выводу,— говорится в этом отчете, — что недостаточно просто рекомендовать технические перемены, кажущиеся полностью осуществимыми, когда нам, горным инженерам, ясно, что нет возможности провести эти рекомендации в жизнь, пока не будет осуществлена организационная перестройка всей промышленности». Таким образом, даже отбросив в сторону прочие соображения, нельзя не признать, что послевоенная национализация угледобывающей промышленности представляла собой элементарный шаг по пути к жизненно важной технической реконструкции. В дальнейшем все это подтвердилось.

Перейдем теперь к обзору последних достижений в области горного оборудования, значение которого в ту пору еще не получило полного признания. К 1918 году, как мы уже видели, были сделаны первые шаги в направлении механизации погрузочных работ на конвейерах в забое. Но, пожалуй, реальный сдвиг в этом направлении следует связывать с созданием погрузчика конструкции Джоя в 1922 году. Однако такие погрузчики внедрялись в забоях очень медленно. Так, даже к

1937 году в Соединенных Штатах было механизировано лишь 17 процентов погрузочных работ в забое при добыче битуминозного угля, а в Англии в 1939 году имелось всего около 20 .машин подобного рода. Погрузчики более современной конструкции (рис. XXV) появились в забое вскоре после окончания войны, оказав тем самым серьезную помощь в решении рассматривающейся проблемы.

В 1937 году на одной советской шахте под Свердловском был опробован новый способ гидравлической угледобычи. Уголь по этому способу разбивается на куски и отбрасывается в сторону струей воды под высоким давлением, направляемой на пласт *. Вода не только добывает уголь, но и транспортирует его в лотках, тогда как мелкий уголь выносится наверх вместе с откачиваемой водой. По оценкам, этот способ повышает производительность труда в три раза и снижает расходы по добыче угля в два раза ^!. К 1940 году этот способ получил внедрение на ряде других шахт.

Однако величайшим советским достижением стала подземная газификация угля. Ее нельзя считать ни «орудием производства», ни «машиной». Поэтому, строго говоря, она выходит за рамки темы настоящей книги, но ее важность в энергетике заслуживает того, чтобы остановиться на ней здесь хотя бы вкратце. Подземная газификация делает ненужной угледобычу, превращая угольный пласт в подземный газовый завод. Воздух и пар в смеси или поочередно закачиваются в шахту к сжигаемому угольному пласту, а образующийся газ регулируемого состава поступает наверх. Эту идбцо первым [43]высказал в начале текущего века английский химик Уильям Рамзей, но первую попытку претворить ее в жизнь предприняли советские инженеры приблизительно в 1933 году. На этом пути было преодолено много трудностей, и к 1940 году в Советском Союзе первая мощная промышленная станция подземной газификации [44] была пущена в строй, а несколько других таких же станций строилось. Этот способ обеспечивает ряд преимуществ над простой угледобычей, по крайней мере для определенных пластов. Он избавляет от опасностей подземных работ. Подземная газификация позволяет извлекать до 80—90 процентов всех запасов угля в месторождении по сравнению с 60 процентами при обычных способах угледобычи. Она делает рентабельной разработку бедных месторождений низкокачественного угля (именно на подобных залеганиях до сих пор проводилась подземная газификация, в связи с чем ее внедрение на богатых месторождениях может оказаться менее выгодным делом). Вырабатываемый газ служит либо топливом на электрических станциях, либо сырьем для химических предприятий синтетического производства, либо источником бытового газоснабжения.

Осторожные опыты по подземной газификации Англия начала проводить с 1949 года. Через 10 лет они дали первые плоды в виде нескольких тысяч киловатт энергии, подаваемой в национальную электроэнергетическую сеть. Но к этому времени повышение эффективности обычных способов угледобычи в сочетании с сокращением рынка в условиях кризиса перепроизводства привели к созданию больших запасов ненужного угля. Поэтому дальнейшие опыты были прекращены из-за угрозы возможной большой безработицы среди шахтеров. В послевоенный период некоторые опыты с подземной газификацией угля проводились и в Соединенных Штатах, но первое место в разработке этой производственной технологии по-прежнему принадлежит Советскому Союзу.

ХОЛОДИЛЬНИКИ И ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Качество газа, производимого при подземной газификации угля, можно значительно повысить, если вниз по стволу подавать не обычный воздух, а кислород (или обогащенный кислородом воздух). В большом количестве дешевого кислорода, получаемого перегонкой жидкого воздуха, нуждается не только химическая промыи!- ленность синтетических материалов, но фактически и многие другие отрасли промышленности. Мы уже упоминали о процессах Линде и Клода для сжижения воздуха. Но подобно тому, как коэффициент полезного действия у турбины выше, чем у поршневой машины, так и при сжижении воздуха турбина должна быть эффективнее поршневого двигателя Клода. Эта истина известна с давних пор, но трудности с созданием соответствующего оборудования задерживали прогресс в этой области до 1939 года, пока советский ученый Капица не построил экономичный холодильник, в котором охлаждение осуществлялось турбиной, вращавшейся со скоростью 40 000 оборотов в минуту. По процессу Линде воздух приходится сжимать до 200 атмосфер, тогда как в машине Клода его сжимают до 40 атмосфер. В машине же Капицы требуется давление всего 5 атмосфер, что снижает габариты и стоимость изготовления компрессорной установки. Уже первые машины Капицы конкурировали по экономичности с обычными холодильными машинами, тогда как более поздние модели давали гораздо более высокий коэффициент полезного действия, так что способ Капицы стал быстро входить в повсеместное употребление.

Одно из замечательных достижений в период между двумя мировыми войнами — это менее сильные холодильные установки для хранения продовольствия (по такому принципу устроены бытовые холодильники). Все холодильные установки предшествующего времени требовали для своей работы компрессор. Это же на редкость талантливое изобретение (запатентованное одной шведской фирмой в 1923 году) обходилось без компрессора и требовало для своего действия только нагрева.

Теплота, которую холодильная машина отбирает от охлаждаемого ею рабочего вещества, отдается в окружающую среду. Иными словами, холодильная машина служит нагревателем и в таком виде называется «тепловым насосом». Если она работает на электроэнергии, то дает более высокий коэффициент ее преобразования в теплоту, чем обычный нагреватель сопротивления. Одну и ту же установку можно использовать для обогрева зимой и охлаждения летом. Все это понял Кельвин еще в 1852 году, но претворить эту идею в жизнь удалось только к концу периода между двумя войнами. Высокая стоимость постройки такой машины ограничила на первых порах ее использование в быту. После войны таких установок стало больше, и к концу 50-х годов такие небольшие машины стали ставить в домах зажиточных людей, главным образом в Соединенных Штатах. Высказывалась мысль, что одна такая машина английской конструкции 50-х годов двойного назначения — для одновременного охлаждения кладовой и нагрева бытовой воды— будет обходиться дешевле отдельного холодильника и водяной колонки, но с их производством дело застопорилось из-за неувязки с налогами на торговый оборот.

ГАЗОВАЯ ТУРБИНА

Двадцатилетний период между двумя мировыми войнами не ознаменовался изобретением каких-либо новых двигателей, коренным образом отличаясь в этом отношении, скажем, от двадцатилетия с 1875 по 1895 год, который явился свидетелем совершенствования газового двигателя, создания главных моделей керосиновых и нефтяных двигателей, в том числе дизеля, создания паровой турбины. Конечно, в этот период был значительно повышен коэффициент полезного действия двигателей, о чем мы уже упоминали в начале главы, а одна разновидность первичного двигателя миновала критическую стадию разработки как раз накануне второй мировой войны: речь идет о турбине внутреннего сгорания, в которой расширение сгорающего газа (или распыленного жидкого топлива) вращает непосредственно турбину. От такого двигателя надо ожидать ряда очевидных преимуществ — главным образом низкой стоимости изготовления, небольших габаритов и малого веса на единицу мощности, быстрого запуска (по сравнению с паровой турбиной), независимости от источника водоснабжения и простоты устройства. Главный недостаток газовой турбины заключается в том, что для ее работы с приемлемым коэффициентом полезного действия нужна высокая рабочая температура, что предъявляет очень тяжелые требования к конструкционным материалам для ее изготовления.

Довольно забавно, что первое в истории предложение о создании нефтяного двигателя, высказанное Джоном Барбером еще в 1791 году, имело в виду примитивную газовую турбину. Разумеется, это была причуда без всякого практического значения, но к концу XIX века в этом направлении стали предприниматься новые попытки. Первым некоторого практического успеха добился Гольцварт, построивший в 1908 году газовую турбину, которая после испытаний и доделок нашла ограниченное промышленное применение. Однако это была турбина взрывного действия, в которой газообразное топливо сгорало периодически. Таким путем удалось избежать многих трудностей, с которыми сопряжена работа обычной турбины, но вместе с тем она лишалась и простоты устройства. В действительности первая газовая турбина была очень сложной машиной. Разработка турбины непрерывного сгорания была проведена главным образом в межвоенный период швейцарской фирмой «Браун-Бовери». На первых порах газовые турбины этой фирмы использовались в качестве вспомогательных двигателей там, где имелось в изобилии отходное газовое топливо, так что величина коэффициента их полезного действия не играла столь большой роли: турбины, работающие на газах, выходящих из дизелей со сверхнаддувом, и позднее — газовые турбины для питания паровых котлов Велу и т. д. Но с повышением коэффициента полезного действия (до 17—20 процентов по сравнению с 30—35 процентами для наиболее экономичных паровых циклов) газовую турбину стало возможно использовать в отдельных случаях в качестве первичных двигателей, когда обеспечиваемые ею преимущества перевешивали ее недостаток — сравнительно низкий коэффициент полезного действия. Но к концу 30-х годов газовые турбины стали рентабельными при использовании на электростанциях в качестве резервных двигателей, позволявших справляться с нагрузкой в часы пик. В подобных случаях резервному двигателю приходится работать по 300—400 часов в год, так что здесь важнее не величина коэффициента полезного действия, а низкая стоимость изготовления и быстрота запуска. Первая ^{^[45]} такая резервная газотурбинная силовая установка мощностью 4000 киловатт была сооружена в

1938 году в швейцарском городе Невшатель. Опять-таки газовая турбина обеспечивала очевидные преимущества на железнодорожном транспорте, где важен малый вес двигателя и где коэффициент полезного действия паровозов оставался на низком уровне (8—12 процентов). Первый заказ на газотурбинный локомотив поступил от Управления швейцарских федеральных путей железнодорожного сообщения в самый канун второй мировой войны. Заказ был выполнен в 1941 году. Этот локомотив имел мощность 2200 лошадиных сил с коэффициентом полезного действия 18 процентов.

ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ АВИАЦИИ

Как мы уже видели, война 1914—1918 годов застала аэроплан на заключительной стадии опытных разработок и передала его мирному периоду в качестве надежной машины, способной выполнять полезную работу. В 1919 году самолет впервые пересек Атлантический океан. В этом году регулярное пассажирское сообщение по воздуху поддерживалось на маршрутах общей протяженностью свыше 5000 километров. В следующем году ее довели до 15 с лишним тысяч километров, а самолеты налетали почти 4,8 миллиона километров. К 1938 году протяженность маршрутов регулярного сообщения по воздуху составила почти 560 тысяч километров, а самолеты налетали на них почти 380 миллионов километров— за 18 лет рост в 78 раз! В мае 1939 года фирма «Панамерикэн эйруэйс» открыла регулярное почтовое сообщение через Атлантику. Подобный рост был показателем возросшей эффективности и повышения надежности авиации, ставшими возможными благодаря множеству мелких усовершенствований и отдельным замечательным достижениям вроде разреза крыла Хандли- Пейджа (1919 год), элеронов, использования компрессора для наддува (до этого использовавшегося на гоночных автомобилях), винта с переменным шагом (изобретенного рядом рационализаторов в период 1924—1934 годов). Два последних изобретения повысили потолок полетов, позволив, таким образом, летать в условиях пониженного лобового сопротивления с гораздо более высокими скоростями.

Автожир, приблизивший решение проблемы длинной взлетной дорожки, появился впервые в 1923 году, а в 30-х годах уже довольно широко использовался в практических целях. Много усилий было затрачено на создание геликоптеров (вертолетов), которые полностью решали упоминавшуюся проблему, поскольку для их взлета и посадки требовалась площадка всего в несколько квадратных метров. Начиная с 1935 года эти усилия частично стали увенчиваться успехом, а первая такая машина Сикорского, явившаяся основой дальнейшего прогресса, совершила свой первый полет 14 сентября

1939 года[46]. Однако в действительности практические шаги по созданию геликоптера явились побочным продуктом второй мировой войны.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Радио, подобно аэроплану, миновало самые критические барьеры на пути своего развития в войну 1914— 1918 годов и в последующем развивалось тоже крайне быстро. В продвижении от первых пробных радиопередач в 1920 году до современного радиовещания с его важной ролью в нашей сегодняшней жизни и с той надежностью, с которой радио выполняет эту роль, находят отражение великие достижения в области технического прогресса. Идеи о направленной радиопередаче выдвигались начиная с 1905 года. Но ее практическое осуществление берет свое начало с 1924 года, когда благодаря работе Маркони и Франклина Англия установила коротковолновую радиотелеграфную станцию для направленной связи со своими доминионами и с Индией. Направленная передача создала основу для гораздо более широкого использования радиотелефонии, которая при некоторых обстоятельствах обеспечивает более надежную дальнюю телефонную связь, чем воздушные и кабельные линии. Регулярная трансатлантическая радиотелефонная связь была установлена в 1926 году.

Телевидение достигло в свою очередь стадии практической осуществимости как раз накануне второй мировой войны. История телевидения уходит своими корнями в далекое прошлое. Примитивный фототелеграф прошел экспериментальное опробование еще до 1850 года, а практически действующая фототелеграфная установка была изобретена в Германии Корном в 1907 году. Трансатлантическая коммерческая радиотелеграфная служба действует с 1926 года, хотя важную роль подобный вид связи приобрел приблизительно с 1935 года. Основы проволочной телевизионной передачи были разработаны Каселле в 1855 году, а аппарат для такой передачи был построен Сенлеком в 1877 году, то есть всего четыре года спустя после открытия принципа действия селенового фотоэлемента. Нипков запатентовал сканирующий диск в 1884 году. В 1901 году Фессенден сконструировал радиотелевизионную систему. К 1911 году телевидение обрело жизнь в самом примитивном и несовершенном виде, явно лишенном всякой эстетической или зрелищной ценности, но тем не менее предвещавшем дела грядущие.

Первую практически действующую систему телевидения создал Дж. Л. Берд, который организовал ее публичную демонстрацию в 1926 году. Начиная с 1929 года Британская радиовещательная корпорация (Би-Би-Си) воспользовалась этой системой для регулярных экспериментальных передач. Однако это была система с малой четкостью изображения, базирующаяся на механическом развертывании, а будущее принадлежало методам использования в приемной и передающей частях электронно-лучевой трубки.

Электронно-лучевой осциллограф был изобретен Брауном в 1897 году. Затем его конструкцию быстро усовершенствовали другие изобретатели. Работавший в России Борис Розинг снабдил им в 1911 году[47] телевизионный приемник, а приблизительно в это же время англичанин Кэмпбелл Суинтон внес конкретные предложения о том, как этот осциллограф надо использовать в передающей камере (что было сопряжено с преодолением ряда больших трудностей). Следуя по этому пути, Владимир Зворыкин (бывший ученик Розинга, переехавший в Соединенные Штаты) изготовил в 1923 году свою первую передающую трубку, названную иконоскопом. В начале 30-х годов иконоскоп стал составной частью практической телевизионной аппаратуры. То же самое надо сказать и о передающей трубке — эмитроне, — разработанной английской фирмой «Электрикл энд мьюзикл индастриз» на основе работы Зворыкина. Практическое рождение телевидения нужно связывать с телевизионными передачами Би-Би-Си в конце 1936 года на основе эмитронной системы. Чтобы сделать его пригодным в повседневной жизни, предстояло еще многое усовершенствовать в области электронной технологии, а это было сделано главным образом путем использования многоцелевых электронных приборов военного назначения, так что с окончанием второй мировой войны все было готово для замечательного расцвета телевидения — во имя добра или зла — в наше время.

Радио (если не считать самых примитивных устройств), телевидение и использование фотоэлементов для управления машинами — все это области применения электроники, то есть науки, поставившей электроны на службу человеку. Эта область олицетворяет собой одну из важных новых тенденций XX века. Прежде процесс изобретения и технического усовершенствования был главным образом уделом инженеров-практиков и талантливых мастеровых, случайно и редко пользовавшихся услугами науки. Начиная с XVII века фундаментальная наука играет в развитии промышленности все более важную роль (см., например, изложенную нами ранее историю создания парового двигателя). Но даже в XIX веке большая часть достижений в области технологии все еще имела в своей основе эмпирические поиски, а наука использовалась лишь время от времени для решения самых узловых проблем. Наоборот, в XX веке у истоков самых важных изобретений стоят открытия, сделанные фундаментальной наукой и лишь позднее используемые в практических нуждах. Так, наука электроника вместе со всеми своими приложениями имеет у своих истоков исследования Дж.-Дж. Томсона, к проведению которого он приступил в 1897 году, и многих его последователей. Недостаток места лишает нас возможности подчеркнуть надлежащим образом ведущую роль науки в современном развитии технологии. Но эти строки об электронной промышленности, создание которой явилось главным вкладом послевоенного времени в историю машин, должны напомнить нам о том, что начиная с 20-х или 30-х годов роль изобретателя неуклонно утрачивает свою значимость, а стоящий за ним ученый-теоретик все больше становится настоящим новатором.

Еще одним плодом электронной техники стало говорящее кино. Система говорящего кино была создана Румером в 1900 году, но современную, по сути дела, и явно удовлетворительную в большинстве отношений форму ему придал в 1906 году Юджин Лаусте. Однако недостатком такого кино оставался слабый звук. Но в том же году была изобретена триодная электронная лампа, важная составная часть усилителя. В последующие годы шло быстрое развитие радиоусилителя. Поэтому можно было бы надеяться на то, что сочетание системы Лаусте с усилителем приведет через несколько лет усовершенствований и устранения отдельных неполадок к созданию установок говорящего кино. Но в действительности события в этом направлении развивались весьма замедленными темпами. Существенные сдвиги наметились лишь в 1923 году после выдачи патента де Форесту. В 1928 году на экран вышла первая звуковая картина «Певец джаза». Цветные кинокартины появились несколько позже. В период 1934—1940 годов советский изобретатель Иванов создал стереоскопический кинематограф, не требовавший цветных очков или других вспомогательных средств. В Англии работу в этом же направлении начал проводить примерно в это же время Деннис Гейбор, но промышленность зрелищных представлений его работой не заинтересовалась, так что стереоскопический кинематограф за пределами Советского Союза распространения не получил (если не считать трюкаческих картин с использованием цветных или поляризованных очков).

Прежде чем покончить с этим вопросом, нужно сказать несколько слов о звукозаписи и звуковоспроизводящей аппаратуре. Введение электрической записи в 1924 году во многом способствовало усовершенствованию граммофона. Система магнитной записи — предвестник современного магнитофона — была изобретена датчанином Вальдемаром Паульсеном в 1900 году. Ее значительно усовершенствовали Стилле и другие изобретатели после 1924 года. Затем появился «Блаттнер- фон» и позднее, в 1933 году, магнитофон Маркони — Стилле. Когда стало очевидным, что магнитофон практически полезен, он нашел широкое применение, особенно в радиовещательных учреждениях. Однако магнитофоны стали доступными широкому населению лишь с окончанием второй мировой войны. Известны высказывания ^{^[48]} о том, что использование всевозможных магнитофонов умышленно тормозилось мощными монополиями в области грамзаписи, пытавшимися защищать свои интересы. Магнитная лента оказалась полезной и для многих промышленных операций, например для управления машинами. Поэтому такое обвинение носит весьма серьезный характер.

БЫТОВЫЕ МАШИНЫ

Целый ряд машин и приборов, речь о которых велась на нескольких последних страницах, играет в нашем быту роль, в корне отличную от роли машин прежних времен. Они используются для непосредственного удовлетворения тех или иных нужд потребителя, а не для произ* водства нужных потребителю товаров. До XIX века почти любая машина или любой инструмент, которые заслуживают упоминания в нашей книге, были орудием производства. Например, они вырабатывали ткани или доставляли их с фабрики в магазин. Были, разумеется, и исключения из этого правила. Взять хотя бы часы или пассажирский транспорт. Но к 1900 году стали появляться машины, предназначавшиеся для непосредственного использования потребителем, для удовлетворения его собственных нужд — телефон, кинематограф, граммофон, велосипед, легковой автомобиль. С окончанием первой мировой войны эта тенденция приобретает все более явно выраженный характер. Довольно широкое распространение получает легковой автомобиль. В быт все шире внедряется звуковое кино. Все чаще встречаются в домах такие приборы, как пылесос, стиральная машина, холодильник, тогда как раньше в быту имелись только швейная машина и каток для белья. Использование передовой машинной техники на производстве остается, конечно, основой высокого уровня жизни, но машины для скрашивания досуга или создания удобств дома играют в повседневной жизни все более важную роль. В 1895 году в Соединенных Штатах на тысячу жителей насчитывалось меньше 5 телефонов, к 1910 году это число увеличилось до 82, достигнув к 1930 году 164. Правда, к 1939 году оно снизилось до 130. Этот факт привлекает наше внимание: как бы ни был распространен телефон (на долю телефонных аппаратов, используемых в деловой жизни, приходится около одной трети всего их наличия), применение телефона ограничивалось сравнительно малочисленной, зажиточной прослойкой населения. Точка насыщения была достигнута, когда все те, кто мог позволить себе иметь телефон, получили его, а кризис 30-х годов фактически сократил число желающих иметь свой телефон.

Такая же ситуация сложилась и в других областях. В Соединенных Штатах из всех семей, пользовавшихся электроэнергией, 48 процентов имело пылесосы и только 34 процента — холодильники. Мы приводим здесь американские данные, потому что эти проблемы серьезно изучались многими комиссиями, учреждавшимися правительством Соединенных Штатов. Соответствующее цифры для Англии должны быть, почти наверное, ниже, хотя точных данных для этой страны не имеется. Говоря об этих и других приборах бытового назначения, официальное американское издание «Технолоджикл тренде» писало в 1937 году: «Нужно удивляться не тому, что в столь многих домах используются сейчас эти электрические приборы, а, пожалуй, тому, что многим приходится отказываться от подобных услуг (обычно по экономическим причинам)»^{^[49]}. И в этом случае остаются в силе те же соображения, о которых мы говорили при анализе причин неполного использования современной технологии. Если бы ощущалась нехватка рабочей силы, то подобные электрические и механические приборы бытового назначения нельзя было бы выпускать быстрее, следовательно, их хватило бы только для части желающих, но, поскольку существовала огромная армия безработных, такие приборы можно было производить высокими темпами и обеспечить, во всяком случае, большую часть населения, если не всех желающих, современными бытовыми удобствами и приборами, позволяющими экономить трудовые затраты.

ЗАМЕДЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

У людей, живших в период между двумя мировыми войнами, складывалось впечатление, что это было время великого новаторства в области техники. В действительности случайному наблюдателю казалось, что это был период самого быстрого прогресса за все время человеческой истории. Но трезвый анализ фактов не подтверждает такого впечатления. Давайте в целях сопоставления сравним десятилетие 1930—1939 годов с десятилетием 1880—1889 годов. В 80-е годы прошлого века была усовершенствована электрическая лампа накаливания, затем вскоре последовало создание коммунальной сети электроснабжения, электрических железных дорог и трамваев, многофазного электрического тока и первых проб с выработкой и передачей тока высокого напряжения. В области первичных двигателей появились паровая турбина и эффективные двигатели внутреннего сгорания на легком и тяжелом топливе. На сцену вышел легковой автомобиль. Были созданы первые легированные стали (если не считать сталь Муше), началось электролитическое производство алюминия.

А если охватить изобретения и «второй категории» вроде электросварки, линотипов и велосипедов, то такой перечень потребовал бы еще больше места.

Тридцатые годы нашего века могли противопоставить в качестве изобретений «первой категории> только газовую турбину и геликоптер (обе эти машины еле- еле втиснулись в рамки рассматриваемого десятилетия только к самому его концу), важное, но ограниченное применение электроники на производстве, некоторые достижения — в равной мере ограниченные, но не менее важные для будущего — в области машин-автоматов и практическое внедрение телевидения. Прежде чем подвести черту под этим перечнем, в него надо включить еще второстепенные изобретения, такие, как гироскоп усовершенствования уже внедренных в производство изобретений, как это было сделано с воздушными винтами переменного шага или магнитной записью (последняя приобрела к этому времени лишь ограниченное применение), и подготовительные работы по механизации погрузочных работ в забое. Чтобы не преуменьшить роли этого десятилетия, надо сказать еще о том, что Уиттл уже приступил к разработке своих идей о реактивной тяге и что радиолокация достигла некоторых конкретных успехов, хотя секретность мешала до самого конца войны какому бы то ни было ее практическому использованию³.

Когда проведешь подобное сопоставление, становится ясно, что прогресс в 30-х годах текущего столетия проходил гораздо медленнее, чем за полвека до них. Не составляет большого труда распространить подобное сравнение и на другие десятилетия, скажем начиная с 1750 года. Такой анализ позволяет сделать вывод о том, что темпы появления важнейших изобретений неуклонно возрастали на протяжении XVIII и XIX веков, достигнув кульминации приблизительно в 1895 году. Затем вплоть до 1939 года следует период довольно неуклонного замедления таких темпов *. Период между Двумя мировыми войнами далеко не отличался ускорением прогресса и был в действительности временем значительного его замедления.

Тогда каким же образом складывалось впечатление о том, что это десятилетие было временем быстрого продвижения вперед? Во-первых, имеется целый ряд случаев, когда фундаментальные изобретения, сделанные за несколько десятилетий до этого, не отражались на жизни рядового человека вплоть до конца войны в 1918 году. Так обстояло дело с легковым автомобилем, радио, самолетом и — для большинства населения — с электрическим освещением и телефоном. И хотя накануне второй мировой войны не отмечалось обилия изоб- ре1*ений, в это время легко было заметить благотворные плоды широкого внедрения ранее сделанных изобретений, способствовавших повышению жизненного уровня. Естественно, что это более широкое использование прежних изобретений зависело от неиссякаемого потока различных усовершенствований. И если фундаментальные теоретические открытия делались реже, то поток патентной литературы, касавшейся второстепенных нововведений, гигантски усиливался.

Вторая причина йллюзорности подобного впечатления заключалась в том, что большая доля механических и электрических приборов» входивших в это время в обиход, непосредственно сказывалась, как уже отмечалось, на улучшении быта потребителя. Трудно заметить, если не проявлять к этому особого интереса, что твоя рубашка стала стоить немного дешевле потому, что ткань стали изготовлять на кольцевом ватере, а нити прясть на станке Нортропа. Еще труднее доходит до сознания то, что ткацкий станок и механическая прялка стоили бы дороже в изготовлении и были бы менее производительными, если бы не успехи в области сталеварения и производства станков. Но в период между двумя мировыми войнами народ не мог не говорить о легковых автомобилях, кинокартинах, радиопередачах и пылесосах, не переставал удивляться прогрессу науки и инженерного дела, который стоял за всем этим.

Мы объяснили причину обманчивости впечатления. А как же обстоит дело в действительности? Что касается фундаментальных изобретений (а не второстепенных усовершенствований), то на всем протяжении XVIII и XIX веков одно изобретение следовало за другим все убыстряющимися темпами. А затем в наш век эти темпы замедлились. Почему? И не потому, что «все уже было открыто» как об этом писали некоторые авторы в 30-х годах. И не потому, что процесс дальнейших изобретений становился все труднее, ибо после 1939 года темпы прогресса снова увеличились. Нужно какое-то иное объяснение.

Мы уже встречались с отдельными случаями замедления прогресса, сменявшими периоды сравнительно быстрого развития. Так обстояло дело, например, после 3000 года до н. э., приблизительно в 400 году до н. э. и еще раз во времена Римской империи. И в каждом таком случае нетрудно усмотреть свои социальные причины: разные тенденции, проистекающие из социальной структуры своего времени, пути управления производством и потреблением действовали таким образом, чтобы задерживать дальнейшие изобретения^{^[50]}. Это наводит на мысль о том, что за новым упадком в рассматриваемый нами период тоже стояли свои социальные причины. Начнем с замечания о том, что в этот период обнаружились новые социально-экономические явления. На некоторые из них мы вынуждены были обратить внимание в начале настоящей и в конце предшествующей глав — постоянные затруднения, с которыми с конца XIX века неизбежно сталкивались промышленники при сбыте своей продукции, хроническая безработица и создание картелей и монополий. Мимоходом нами уже отмечалось, как эти явления способны задерживать движение вперед. Они проявляются главным образом в том, что ограничивают производство, а это означает утрату заинтересованности в установке самого нового машинного оборудования, то есть в новых изобретениях. В отдельных случаях дело доходит даже до прямого зажима нового изобретения.

ПОРОКИ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Самым наглядным (но отнюдь не типичным) примером того, как хронические затруднения со сбытом продукции тормозят внедрение изобретения, служит хлопкоуборочный комбайн братьев Раст. Их изобретение не получило широкого распространения (кроме как в СССР) из-за опасений перед тем, что журнал «Техно- лоджикл тренде» называет «перепроизводством», подразумевая под этим забавную ситуацию, когда масса народа, нуждающаяся в хлопчатобумажных товарах, не может приобрести их из-за порочного распределения покупательной способности. Нечасто бывает так, что изобретатели предвидят эту трудность, умышленно ограничивая использование своих машин, как это сделали братья Раст. Чаще же случается так, что промышленники, опасаясь «перепроизводства», просто отказываются от машины.

Затруднения со сбытом продукции приводят к тому, что огромные деньги выбрасываются конкурирующими фирмами на ветер в виде рекламы и содержания раздутых штатов продавцов, гоняющихся за покупателями. В довоенный период легковой автомобиль стоил 400 фунтов стерлингов. Из этой суммы около 90 фунтов приходилось непосредственно на трудовые затраты, а до 240 фунтов — на расходы по его сбыту. Совершенно ясно, что простая доставка автомобиля потребителю специально нанятым для этого человеком обходится в какие-то гроши. Причины подобного несоответствия были убедительно вскрыты Нортоном Леонардом, за-, явившим, что беда «начинается с создания такой машины или с разработки такого способа, которые в несколько раз снижают себестоимость изготовления того или иного полезного товара. Тогда все состоятельные промышленники приобретают такую машину, многократно повышающую производственную мощность их предприятий. Чтобы окупить вложенные капиталы, все они рассчитывают на захват как можно большей части существующего рынка сбыта. Поэтому они расточительно расходуют огромные средства на рекламу, расширяют штаты работников по сбыту, выплачивают большие комиссионные суммы и идут на все ухищрения, известные нам из практики торговой конкуренции. Цена на такое изделие может быть несколько снижена, но большая часть выгоды от нового способа производства сводится на нет возросшими расходами по сбыту и вынужденному простою залеживающейся на складе продукции. В наши дни розничная цена на многие товары, производимые главным образом машинами-автоматами, в три-четыре раза превосходит их себестоимость» ^{^[51]}. Таким образом, общество теряет большую часть потенциального выигрыша от усовершенствования оборудования. Но этим дело не ограничивается. «Одним из последствий, — пишет дальше Нортон Леонард, — является задержка с внедрением в производство самого нового и самого производительного оборудования. Промышленники вглядываются в будущее, замечают приближающиеся трудности и отказываются вкладывать свои капиталы в машины, которые, наверное, снизили бы стоимость производства, но которые не принесли бы им ощутимого роста прибыли»². А если самое лучшее существующее оборудование не используется, то какой же смысл изобретать еще более совершенные машины? Все это, разумеется, носит чисто искусственный характер. Действительная емкость рынка сбыта для того или иного товара не знает границ, если речь идет о потребностях народа. Трудности проистекают из такого распределения покупательной способности, при котором люди, нуждающиеся в товарах, не имеют возможности купить их.

Г лава 10

ВТОРАЯ МИРОВАЯ ВОЙНА

(1939—1945 годы)

Помехи, которые сдерживали прогресс до 1939 года, были в значительной степени сметены потребностями войны, а частные интересы подчинены национальным нуждам. Расточительная конкуренция, с одной стороны, и ограничение производства монополиями — с другой, были поставлены под государственный контроль. В справочнике по США, изданном Управлением военной информации США, мы читаем следующее: «В предвоенные дни запутанная сеть картелей (международные торговые соглашения) не только ограждала частные капиталы и прибыли, но и проявляла тенденцию к ограничению производства». С вступлением Соединенных Штатов в войну заграничные патенты попали под контроль Опекунского совета по собственности иностранцев, что немало способствовало ускоренному развитию национального производства. Подобным же образом поступила и Англия. Государство взяло под свой контроль производство и настаивало на внедрении самых эффективных способов производства (к сожалению, с некоторыми исключениями). Объединенные производственные комитеты, давая рабочим возможность участвовать в выработке хозяйственной политики, играли большую роль в движении за подъем производства. Научные исследования и разработки новых изобретений также были поставлены под правительственный контроль. В действительности они велись по большей части в государственных учреждениях, поскольку государствам, мало интересовавшимся в мирное время тем, чтобы поставить науку на службу человечеству, вдруг пришлось затрачивать огромные усилия на повышение технической эффективности в нуждах войны. Ненасытные потребности вооруженных сил разрешили также, пусть даже ужасно болезненным способом, проблему перепроизводства. Безработица уступила свое место серьезной нехватке рабочей силы, что дало сильный толчок к внедрению высокопроизводительных машин и операций, позволяющих экономить человеческий труд. Благодаря всему этому сильно возрос технический уровень во многих отраслях промышленности. В то же самое время начался и ряд очень важных новых перемен.

ЗАРЯ ЯДЕРНОГО ВЕКА

Наиболее важной из этих новых перемен — самой важнейшей в истории всех времен — было высвобождение ядерной энергии. Начальным звеном цепи событий, которые увенчались созданием атомной бомбы, было открытие Беккерелем в 1896 году радиоактивности. Здесь нет возможности рассказывать об исследованиях, проводившихся учеными во всех странах мира, прежде всего

об исследованиях Резерфорда и его коллег, которые привели к открытию Ханом и Страссманом в 1938 году особого свойства атома урана, позволившего высвободить ядерную энергию. Они не сумели полностью осознать результаты своих экспериментов, правильное объяснение которых дали в 1939 году Фриш и Мейтнер. Как оказалось, когда нейтрон — особый вид элементарных частиц—проникает в ядро атома урана последнее расщепляется на две приблизительно равные половинки с высвобождением огромного количества энергии и образованием новых нейтронов, которые при соответствующих условиях способны дальше расщеплять урановые ядра, создавая цепную реакцию. Такая реакция сопровождается выделением громадного количества энергии.

Затем разразилась война. Английские и американские ученые убедили свои правительства в том, что процесс ядерного деления (так его назвали) дает возможность создать бомбу, по своей мощности в тысячу раз превосходящую все то, что в данной области было сделано до этого. Правительства обеих стран приступили к осуществлению гигантских проектов научно-исследовательских работ сначала порознь, а затем сообща. Около 500 миллионов фунтов стерлингов было затрачено на исследования, разработки, сооружение завода и в ко-

¹ Точнее, в ядро атома одного из изотопов урана, а именно урана-235.

нечном итоге на изготовление атомных бомб Здесь поражают масштабы достигнутых результатов и темпы форсированного технического прогресса, которых добиваются ученые и инженеры, когда их не ограничивают денежными средствами. «Наши ученые, — заявил по этому поводу сэр Джон Андерсон, — за 4 года решили задачу, на что в мирное время понадобилось бы 25— 50 лет».

Первый ядерный реактор (названный котлом), построенный Энрико Ферми и его помощниками в Чикаго, начал действовать 2 декабря 1942 года. Поначалу он вырабатывал только 0,5 ватта, позднее — 200 ватт. Но это был не только шаг вперед по пути к созданию атомных бомб Этот реактор продемонстрировал те основы, на которых в 50-х годах и позже стали сооружать атомные электростанции. Раньше чем через год новый реактор вырабатывал уже 1000 киловатт теплоты, а к концу 1944 года был достигнут уровень 100 000 киловатт. Первая атомная бомба была испытана в июле 1945 года. А в августе того же года произошла трагедия в Хиросиме и Нагасаки.

Мы все надеемся на то, что атомная бомба ознаменует собой лишь преходящую веху в мировой истории. Но в те немногие годы люди совершили, пусть даже превратно, на пути к своему господству над природой самый важный шаг за всю историю человечества, начавшуюся, пожалуй, миллион лет назад, когда человек научился добывать огонь. Эти слова не просто рассчитанное на эффект драматическое утверждение. Они исходят из научной природы открытия. Современная наука говорит, что в природе существуют силы трех следующих принципиально отличных друг от друга видов: силы тяготения, химические (или электромагнитные) силы и ядерные силы. Наряду с изготовлением орудий именно овладение химическими силами путем добывания и использования огня знаменовало начало истории — превращение обезьяноподобного существа в самого первобытного человека. В определенном смысле история техники с тех пор была историей того, как человек обучался все лучше и лучше использовать свою власть над гравитационными и химическими силами (и эта книга, если не считать первой страницы главы 1, есть просто моментальный снимок последнего этапа этой истории, охватывающего лишь 1 процент всего развития ее). Человек научился, например, использовать силы тяготения, чтобы приводить в движение водяные колеса. Он научился направлять химические силы на движение паровых машин. Хотя это и не вполне очевидно с первого взгляда, все силы, действующие в электрических машинах и электронных приборах, имеют в своей основе ту же природу, что и химические силы. Все это время люди просто отыскивали новые способы использования старых сил. Но теперь, с момента сооружения первого котла в 1942 году, они, наконец, стали овладевать третьим, принципиально иным и самым мощным видом сил — тех сил, которые связывают воедино частицы атомных ядер. Эти ядерные силы по своей мощности гигантски превосходят силы двух прочих видов, потому что они, так сказать, находятся ближе к началу координат базисной плоскости Вселенной.

Когда люди впервые научились пользоваться огнем, они не подозревали о многих его последующих применениях: в паровых машинах, легированных сталях, пластиках, электрических железных дорогах или телевидении. На первых порах они усматривали возможности использования огня только для замены чего-то им уже известного: для обогревания — когда нет солнца, или как источника света в безлунные ночи. И только постепенно они познавали другие возможности применения огня — для приготовления пиши, обжига глиняных изделий, выплавки металлов, приведения в действие паровой машины и т. д. Точно так же и сегодня мы не в состоянии предвидеть, каковы будут последствия не менее фундаментального овладения ядерными силами. Мы вправе утверждать только то, что оно, вероятно, преобразует жизнь человечества не менее радикально, чем древнее открытие огня. Но есть и большая разница. Миллионы лет потребовались для того, чтобы выявить возможности использования огня. В наши дни прогресс идет несравненно быстрее, так что, видимо, уже на протяжении жизни всего нескольких поколений ядерная энергия коренным образом изменит человеческую жизнь. В главе 12 мы проследим за первыми неуверенными шагами человека по этому новому пути.

Освоение атомной энергии превосходно иллюстрирует тенденцию, которая быстро усиливается за последние годы. В действительности освоение атомной энергии было плодом пятидесятилетних научных исследований, многие из которых велись без всякого учета ее возможного применения. Затем прикладным наукам и инженерному делу понадобилось пятилетие для решения конкретной практической задачи. С каждым днем становится все очевиднее, что лучший путь добиваться технических достижений и обращать их на великое благо человечества состоит не в том, чтобы нацелить как можно больше исследований на решение непосредственных практических задач, а в том, чтобы обеспечить развертывание большой, фундаментальной научно-исследо- вательской работы и по возможности полнее использовать результаты такой работы при помощи специалистов по прикладным наукам и промышленников. Ничего не говоря уже об иных мотивах (например, культурного порядка), побуждающих к проведению фундаментальных научных исследований, сейчас общество в целом, по-видимому, выигрывает от них больше, чем почти от любой другой его деятельности (разумеется, при определенных оговорках, смысл которых полностью раскрывается разрушительными возможностями атомной бомбы).

В военные годы чуть-чуть не удалось сделать еще один шаг вперед в деле, пожалуй, столь же большой важности, что и ядерная энергия, а именно в области электронных вычислительных машин. И здесь неотложные военные нужды намного ускорили существовавшие черепашьи темпы развития в этой области. К концу войны электронно-вычислительные машины уже были почти доведены до стадии практического использования.

О них мы будем говорить в главе 13.

РЕАКТИВНЫЕ САМОЛЕТЫ И ВЕРТОЛЕТЫ

Множество других изобретений военного времени, правда менее значительных с точки зрения далекой перспективы, принесли в послевоенный период непосредственные практические выгоды. Самыми выдающимися достижениями в авиации были реактивный самолет, практичные вертолеты и (опять превратность судьбы!) германская ракета «Фау-2». Последняя была важным шагом на пути к овладению космосом. Первый практичный вертолет поднялся в воздух через несколько дней после начала войны. Его дальнейшее развитие могло бы продолжаться так же медленно, как и в прошлом. Но перспективность вертолета как боевой техники обеспечила выделение больших ассигнований, необходимых для его быстрого превращения в надежную современную машину, решающую ряд задач по перевозке людей и грузов, ведущую неотложные спасательные работы и исполняющую роль передвижного крана.

История реактивных двигателей дает весьма ясную картину провала попыток создания их в мирное время и затрат огромных усилий, быстро увенчавшихся успехом, на их создание для нужд войны. Первые высказывания о возможности создания реактивных самолетов появились в 1920 году или даже еще раньше. В 30-х годах отдельные энтузиасты в ряде стран занимались решением данной задачи. В Англии Уиттл приступил к своей работе приблизительно в 1928 году, но не получил никакой поддержки от министерства авиации. К 1937 году двигатели его конструкции прошли успешные испытания на стенде. Но заинтересовать новым двигателем тогда почти никого не удалось, а первые заказы на опытные самолеты в поисковых целях поступили лишь в 1939 году. Затем дела пошли гораздо быстрее. В 1941 году успешно закончились всесторонние испытания истребителя Уиттла (рис. XXVI), а в начале

1942 года первые такие самолеты уже стали сходить с конвейера. Работы в других странах в отдельных случаях лишь немного отставали от работ Уиттла.

ЗАРОЖДЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИИ

Радиолокация (обнаружение и точное определение положения невидимого самолета или иного объекта в воздухе средствами радио), строго говоря, к авиации не относится, но тесно с ней связана. К началу войны достижений в радиолокации было больше, чем в других рассматривавшихся нами областях. Роберт Уотсон-Уатт приступил со своими помощниками к изучению возможностей радиолокации еще в 1930 году. К 1935 году им удавалось обнаруживать самолеты на расстоянии до 80 километров. А к 1938 году на юго-восточном побережье Англии уже имелся пояс радиолокационных установок противовоздушной обороны.

С другой стороны, д-р Лаймен Чокли, главный эксперт по вопросам экономики правительственного Управления экономической войны США, утверждал, что до войны радиолокация в США не получала должного развития, так как она якобы не сулила никаких практических выгод в мирной жизни. С начала войны, по его словам, США «пришлось начинать практически с самого начала и терять суда, самолеты и людей, потому, что отсутствие такого стимула, как прибыль, помешало довести развитие радиолокационной техники от состояния лабораторной диковинки до практических устройств».

За годы войны радиолокационная техника достигла новых высот. Достижения, ставшие известными под названием «радар сантиметрового диапазона», явились следствием блестящих исследований и (подобно всем успехам радиолокации) прекрасной коллективной работы. В их основе лежал прежде всего резонаторный магнетрон, изобретенный в 1939 году[57] бригадой сотрудников Бирмингемского университета и быстро совершенствовавшийся в последующие годы. Новая техника повысила точность радиолокации в ее основном назначении для обнаружения вражеских самолетов и чрезвычайно расширила круг обстоятельств, при которых стало возможно применять устройства сантиметрового диапазона. Более того, эта новая техника пошла гораздо дальше, открыв возможности применения радиолокации для многих других назначений. Здесь достаточно назвать хотя бы такие вещи, как точное наведение бомбардировщиков на цель и даже правильное определение момента бомбометания. Радиолокатор перерастал из специального средства решения конкретной задачи в целую отрасль техники очень широкой применимости. Многочисленные радиолокационные устройства гигантски повысили безопасность и эффективность действия судов и самолетов. Одно такое устройство, иллюстрируемое на рис. XXVII, снабжает штурмана картой окружающей местности даже в густом тумане. Из других его применений надо назвать еще точные картографические измерения расстояния и научные исследования поверхности Луны и планет.

Описания этих жизненно важных достижений — решающий шаг в овладении ядерной энергией, реактивные двигатели и современные радиолокационные установки— надо дополнить рассказом об успешных исследованиях во многих других направлениях, проводившихся в военное время и давших свои плоды в первые же годы послевоенного периода (как блестящий пример здесь можно назвать уже упоминавшиеся электронные счетные машины). В итоге военные годы выделяются как один из периодов — возможно, даже как самостоятельный период— самого быстрого технического прогресса во всей истории человечества.

Конечно, всякое крупное изобретение военного времени в большой степени зависело от работы, проводившейся до войны. Но, отдавая должное усилиям, предпринимавшимся в довоенное время, все же нельзя не отметить, что военные годы ознаменовались гораздо большим числом выдающихся изобретений, чем в любой сравнимый период предшествовавшего пятидесятилетия. И это не простое совпадение. Данное наблюдение подтверждает ту уже высказывавшуюся в главе 9 точку зрения, что в период между войнами социальные и экономические пути тормозили прогресс техники. В 20-е и 30-е годы не было недостатка в талантливых изобретателях, но общество оказывало им мало помощи и поддержки. Это видно и на примере с Уиттлом и подтверждается высказываниями д-ра Чокли о радиолокации. Ту же мысль выразил Дж. Дж. Смит при оценке перспектив реактивных двигателей еще до того, как успехи Уиттла получили признание. «В условиях напряженной военной обстановки, — писал он, — находятся средства на научные исследования и опыты, лучшие умы направляются на решение стоящих задач, а предпринимателям не разрешают мешать движению вперед» *.

ДОСТИЖЕНИЯ

В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

Менее бросающимися в глаза, но вероятно, не менее важными были достижения в области технологии производства. С 1940 по 1943 год объем промышленного производства в США возрос почти вдвое. В Англии с 1939 по 1943 год даже в условиях осады он возрос на 40 с лишним процентов, что дает ежегодный прирост в среднем приблизительно на 9 процентов по сравнению с 3—5 процентами за предшествовавшее десятилетие. Все это было сделано, несмотря на трудности военного времени с ввозом тяжелых машин и материалов, несмотря на последствия бомбардировок, загруженность транспорта и отправку 4,5 миллиона человек в армию.

Лишь ^]'2 часть роста английского производства приходится на долю удлинения рабочего времени. Остальное было следствием улучшения организации промышленности под правительственным контролем и подчинения частных интересов национальным нуждам, полной занятости и направления новкх рабочих в промышленность, а также возросшей производительности благодаря гораздо более широкому применению новейших машин и внедрению современной технологии производства. Подъем технического уровня в промышленности иллюстрируется ростом производительности труда (количеством продукции, выпущенной за один человекочас), составившим оценочно около 15 процентов (в два с лишним раза быстрее, чем в довоенные годы) по всем отраслям промышленности и около 30—35 процентов по отраслям производства вооружений.

Большую часть повышения производительности в машиностроении надо приписать внедрению во все отрасли промышленности современных машин и прогрессивной технологии, созданных и разработанных за предшествующие несколько десятилетий, но до этого не получивших широкого распространения. Инструмент с режущими кромками из карбида вольфрама, внедрение которого до войны сдерживалось политикой международных картелей, вошел во всеобщее употребление. Станкостроительная промышленность сыграла героическую роль в обеспечении выпуска в гигантски возросших масштабах разнообразных высокопроизводительных машин, особенно более надежных и прочных станков, приспособленных для использования инструмента с карбидной оснасткой. В США эта ведущая отрасль промышленности расширялась беспримерными темпами До войны реализация от поставки станков достигала наивысшего уровня: около 200 миллионов долларов в 1918, 1929, 1937 и 1939 годах. В 1942 году такая реализация составила 1300 миллионов долларов, а средняя цифра за 1940—1943 годы перевалила за 900 миллионов долларов, то есть была в четыре с половиной раза больше, чем в лучшие довоенные годы. К концу 1939 года стоимость станочного парка США, прослужившего не более 14 лет, выражалась суммой 1500 миллионов долларов, а к концу 1943 года она достигла уже цифры 4500 миллионов долларов. Крупные отрасли промышленности, которые были оснащены устаревшим оборудованием, быстро модернизировались.

Большая часть возросшей производительности была достигнута по всей промышленности благодаря более широкому внедрению поточной технологии производства и множества ее усовершенствований и улучшений, в том числе такого замечательного новшества, как «контроль качества». Сущность принципа «взаимозаменяемости деталей» состоит в том, что размеры всякой детали выдерживаются в определенных пределах, называемых допусками. Из-за износа инструмента и по ряду других причин станок, отлаженный на выпуск той или иной продукции, постепенно утрачивает свою точность, пока в конце концов погрешности не превысят допуски. Поэтому дальнейшую продукцию, изготавливаемую на таком станке, приходится браковать и отправлять в лом. Прежде просто проверяли выборочные образцы и, когда обнаруживалось, что они не удовлетворяют требующимся допускам, станок переналаживали. Но к этому времени на таком станке успевали изготовить много деталей с нарушением допусков, которые все подлежали отбраковке. Контроль качества, основанный на научных методах статистики, устраняет этот недостаток. По разрешенным допускам вычисляют набор внутренних размеров. Когда число деталей, изготовленных с нарушением таких размеров, достигнет определенного уровня, браковщик своевременно узнает, что точность станка скоро станет недостаточной. В то же время никаких деталей с этого станка в брак еще не попадает. Тогда станок останавливают для переналадки без пустой траты времени и материалов. Статистические принципы контроля качества известны уже много лет, и в ограниченных масштабах этот способ уже применялся последние два десятилетия, но только в годы войны контроль качества получил повсеместное распространение с полным использованием возможностей этого метода. Последствия всех таких усовершенствований технологии производства наглядно видны на примере с пулеметом Стена, который стал обходиться так дешево, что его пришлось отнести к категории изделий, не подлежащих хранению и списываемых после выхода из строя. Его стоимость была доведена приблизительно до тридцати шиллингов по сравнению со многими фунтами, которые до войны приходилось платить за аналогичное оружие.

Поточные методы были перенесены на работы совершенно новых масштабов в отношении заказываемой партии. Так, в США на заводах изготовляли комплектные узлы, из которых в эллингах быстро собирали готовые суда. В 1943 году один американский завод выпускал такое количество подобных узлов, которое позволяло судоверфи еженедельно спускать со стапелей по два судна водоизмещением по 10000 тонн. США добились поразительных успехов в области судостроения, спустив на воду за 3 года 3876 судов, то есть в среднем по 25 судов еженедельно.

АНГЛИЙСКАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ТЕХНИКА

Как уже отмечалось, до войны земледелие в Англии сильно отставало по уровню механизации. Но когда сельское хозяйство стало одним из краеугольных камней военных усилий страны, положение коренным образом изменилось. Установив твердые закупочные цены и оказывая иную помощь, английское правительство нацелило фермеров на максимальный урожай, для чего потребовалось наряду с прочим дополнительно механизировать сельскохозяйственные работы. С 1933 по

1943 год парк действующих тракторов расширился в три с лишним раза —от 55 до 175 тысяч машин, а число прицепных и навесных орудий возросло за это же время с 200 до 1750 тысяч. Уборочных же комбайнов насчитывалось теперь уже не 150, а 1500. По оснащению сельскохозяйственной техникой сельское хозяйство Англии стало самым механизированным в Европе. Наблюдавшуюся прежде тенденцию к недоиспользованию сельскохозяйственных машин удалось частично преодолеть путем кооперирования.

Особенно важную роль в условиях военного времени приобрели сахарная свекла и картофель (благодаря их высокой калорийности). Много внимания было уделено усовершенствованию машин для возделывания этих культур. Приблизительно уже в 1943 году новейшие свеклоуборочные машины, которые выкапывали свеклу, отрезали ботву и укладывали ее штабелями через одинаковые промежутки, были признаны полностью эффективными почти.при всех обстоятельствах. Были усовершенствованы также картофелесажалки и картофелеуборочные машины. В 1943 году наиболее совершенные картофелесажалки позволили высвободить до 80 процентов сельских рабочих. Картофелеуборочные машины выкапывали, собирали, сортировали и грузили картофель. Они с успехом прошли испытания, хотя и использовались в ограниченных масштабах. Другим примером изобретений военного времени была машина для уборки и скирдования снопов пшеницы. Результатом этой механизации и других таких мероприятий было повышение английского сельскохозяйственного производства с

1939 по 1943 год на целых 70 процентов. Продукция собственного производства обеспечивала теперь две трети потребностей страны в продовольствии, тогда как до войны эта цифра составляла всего одну треть.

НЕУДАЧИ АНГЛИЙСКОЙ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Но к сожалению, в отдельных отраслях промышлен ности Англии заметного роста производительности так и не было достигнуто. Это относилось прежде всего к добыче угля. Уголь, питающий промышленность жизненными соками, приобрел в годы войны еще большее значение. Все стороны национального производства зависели от угля. И вот на призыв всемерно повышать добычу угля последовал ответ—193 миллиона тонн в 1944 году по сравнению с 231 миллионом тонн в

1939 году.

Среди причин, которые привели к фактическому падению добычи угля и которые в какой-то мере были неизбежны, надо назвать призыв шахтеров в ряды вооруженных сил и почтенный возраст оставшихся горняков. Но механизация работ, как это было сделано в других отраслях, могла бы восполнить подобные потери. Однако шахтовладельцы придерживались той же политики, которую они проводили и до войны. В 1943 году в забоях имелось всего на 40 врубовых машин больше, чем в 1939 году, хотя в 1944 году их число возросло еще на 424 машины. Вместе с тем механизированная добыча угля фактически упала со 142 миллионов тонн в 1939 году до 132 миллионов тонн в 1944 году. Подобным же образом рост числа забойных и штрековых конвейеров с 8271 в 1939 году до 9492 в 1944 году сопровождался столь плохим их использованием, что количество выданного конвейерами угля снизилось со 134 миллионов тонн в 1939 году до 127 миллионов тонн в 1944 году (оно было максимальным и равным 137 миллионам тонн в

1940 году). Мощные навалочные машины могли бы во многом помочь решению проблемы нехватки рабочей силы, но в 1944 году работали всего 192 такие машины. Американские эксперты, приезжавшие на шахты, обнаружили простаивавшее оборудование на сумму свыше

1 миллиона фунтов стерлингов. По оценкам, использование этого оборудования позволило бы повысить годовую добычу угля на 12—15 миллионов тонн. Как следствие такой политики добываемого в Англии угля не стало хватать для удовлетворения насущных нужд. Население страдало от холода. На поставки угля заводам были введены нормы, что, бесспорно, тормозило производство и отодвигало окончание войны.

СОВЕТСКИЙ СОЮЗ В ВОЙНЕ

Как мы видели в главе 9, Советский Союз, борясь с крайней отсталостью и за свое превращение в современную индустриальную державу, стал выходить на позиции новатора по отдельным направлениям технического прогресса. В части третьей мы еще, разумеется, проанализируем, как этой стране удалось совершить скачок, который позволил ей занять ведущее положение в ряде областей. Но в годы самой войны от СССР не поступило ни одного изобретения выдающейся важности. По-видимо