Константин Рыжов 100 великих изобретений 100 великих – 0
жүктеу/скачать 8,62 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 70. ТРАКТОР
- 71. АЭРОПЛАН
- 72. БУТЫЛОЧНЫЙ АВТОМАТ
- 73. ПОДВОДНАЯ ЛОДКА
69. АККУМУЛЯТОР Открытие аккумулирующего эффекта относится к числу важнейших и значительнейших изобретений в области электротехники. Очень часто возникала и возникает необходимость питать электричеством приборы или механизмы в таком месте, где нет источников энергии. Долгое время для этих целей использовали гальваническую батарею, но она была слабым, дорогим и чрезмерно громоздким источником тока. Создание электрического аккумулятора значительно упростило эту задачу. Еще в 1802 году Риттер открыл, что две медные пластины, опущенные в кислоту и соединенные с гальванической батареей, заряжаются и их потом можно в течение короткого времени использовать как постоянный источник тока. Это явление позже изучалось многими другими учеными. В 1854 году немецкий военный врач Вильгельм Зинстеден наблюдал следующий эффект: при пропускании тока через свинцовые электроды, погруженные в разведенную серную кислоту, положительный электрод покрывался двуокисью свинца PbO2, в то время как отрицательный электрод не подвергался никаким изменениям. Если такой элемент замыкали потом накоротко, прекратив пропускание через него тока от постоянного источника, то в нем появлялся постоянный ток, который обнаруживался до тех пор, пока вся двуокись свинца не растворялась в кислоте. Таким образом, Зинстеден вплотную приблизился к созданию аккумулятора, однако он не сделал никаких практических выводов из своего наблюдения. Только пять лет спустя, в 1859 году, французский инженер Гастон Планте случайно сделал то же самое открытие и построил первый в истории свинцовый аккумулятор. Этим было положено начало аккумуляторной техники. Аккумулятор Планте состоял из двух одинаковых свинцовых пластин, навитых на деревянный цилиндр. Друг от друга они отделялись тканевой прокладкой. Устроенный таким образом прибор помещали в сосуд с подкисленной водой и соединяли с электрической батареей. Спустя несколько часов, отключив батарею, можно было снимать с аккумулятора достаточно сильный ток, который сохранял в течение некоторого времени свое постоянное значение. Чем объясняются процессы, протекающие в аккумуляторе? Как и в гальваническом элементе, электрический ток здесь — следствие химической реакции, которая может протекать многократно в обе стороны. Представим себе, что мы начинаем зарядку разрядившегося аккумулятора, присоединив его к источнику постоянного тока. Обычно еще не заряженная масса положительной свинцовой пластинки содержит на себе остатки предыдущего цикла — окись свинца PbO и сернокислый свинец PbSO4, а отрицательная — только окись свинца PbO. Под действием электрического тока электролит — подкисленная вода — начинает разлагаться: на положительном электроде выделяется кислород, который тут же окисляет окись свинца и сернокислый свинец до перекиси PbO2 (причем кислотный остаток SO4 уходит в раствор), а на отрицательной пластине выделяется водород. Последний соединяется с кислородом окиси, образуя металлический свинец и воду. Затем газ начинает накапливаться в порах свинцовой пластины. Если заряженный аккумулятор включить в цепь, то ток, проходивший через аккумулятор во время зарядки, меняет свое направление. Вследствие этого на той пластинке, где раньше выделялся кислород, начинает выделяться водород, который вступает в реакцию с кислородом перекиси свинца. На другой пластинке происходит выделение кислорода. Серная кислота из жидкости переходит на положительный электрод и опять образует сернокислый свинец, тогда как водород и свинец на отрицательной пластине окисляются, первый — в воду, второй — в окись свинца. В несколько упрощенном виде (без учета параллельных процессов) химическая реакция разрядки имеет вид: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O. При зарядке явления идут в противоположную сторону. Эта реакция, сопровождаемая выделением электрического тока, продолжается до тех пор, пока количество окиси свинца на обеих пластинках не уравновешивается. Та же реакция идет в разомкнутом аккумуляторе, но намного медленнее. При заряжении (вследствие выделения кислотного остатка в раствор) удельный вес жидкости в аккумуляторе увеличивается, а при разряжении — уменьшается (поскольку при разряжении серная кислота соединяется с окисью свинца и образует на электродах сернокислый свинец). Во время разрядки энергия химических реакций превращается в электрическую, а во время зарядки — наоборот. Существенным недостатком аккумулятора Планте была его небольшая емкость — он слишком быстро разряжался. Вскоре Планте заметил, что емкость можно увеличить специальной подготовкой поверхности свинцовых пластин, которые должны быть по возможности более пористыми. Чтобы добиться этого, Планте разряжал заряженный аккумулятор, а затем опять пропускал через него ток, но в противоположном направлении. Этот процесс формовки пластин повторялся многократно в течение приблизительно 500 часов и имел целью увеличить на обеих пластинках слой окиси свинца. До тех пор, пока не была изобретена динамо‑машина, аккумуляторы представляли для электротехников мало интереса, но когда появилась возможность легко и быстро заряжать их с помощью генератора, аккумуляторы получили широчайшее распространение. В 1882 году Камилл Фор значительно усовершенствовал технику изготовления аккумуляторных пластин. Если аккумулятор Планте начинал хорошо работать лишь после многократной зарядки и разрядки (пока пластины не делались пористыми), в аккумуляторе Фора формирование пластин происходило гораздо быстрее. Суть усовершенствования Фора заключалась в том, что он придумал покрывать каждую пластинку суриком или другим окислом свинца. При заряжении слой этого вещества на одной из пластин превращался в перекись, тогда как на другой пластинке вследствие реакции получалась низкая степень окисла. Во время этих процессов на обеих пластинах образовывался слой окислов с пористым строением, что способствовало скоплению выделяющихся газов на электродах. Чтобы масса окислов, образующаяся на пластинах, не отваливалась, их покрывали тканью. Аккумулятор Фора не только заряжался быстрее аккумулятора Планте, но имел также значительно большую емкость и мог давать очень сильный ток. Он состоял из параллельных свинцовых пластин, помещенных близко одна от другой и соединенных через одну, так что каждый электрод одного знака помещался между двумя электродами противоположного. Изобретение Фора сразу обратило на себя внимание электротехников. Немецкий банкир Фолькмар, который взялся за производство аккумуляторов Фора, вскоре еще более усовершенствовал их. В прежних аккумуляторах слой окислов, как уже говорилось, плохо держался на решетке и при тряске легко отваливался. Это было серьезным изъяном конструкции, поскольку мешало применять аккумуляторы на транспорте. Чтобы поправить дело, Фолькмар предложил делать свинцовые пластинки не сплошными, а в виде решеток, отверстия которых набивали губчатым свинцом. На таких решетках активная масса уже не просто налипала к свинцу, а прочно держалась в ячейках. В начале XX века усовершенствованием аккумулятора занялся Эдисон, который хотел сделать его более приспособленным для нужд транспорта. В связи с этой задачей требовалось облегчить вес аккумуляторов, увеличить их емкость, избавиться от ядовитого свинца и едкой серной кислоты, которая быстро разъедала свинцовые пластины, после чего их приходилось заменять. Как обычно, Эдисон приступил к делу с большим размахом: он создал специальную лабораторию с большим штатом специалистов‑химиков и поручил им исследования по всем перечисленным направлениям. По существу, речь шла о создании совершенно нового типа аккумулятора, в котором электролитом служила щелочь, а отрицательным электродом — измельченное железо с некоторыми примесями. Долгое время не удавалось выбрать материал для положительного электрода. Поскольку химические процессы в щелочном аккумуляторе были очень сложны и не до конца понятны, приходилось идти буквально ощупью. В экспериментальных моделях положительный электрод делали из угля, поры которого заполняли различными веществами: испробовали множество металлов и их соединений, но все они давали недостаточно хороший результат. Наконец, остановились на никеле, который оказался наиболее подходящим. Так Эдисон пришел к железно‑никелевому аккумулятору с электролитом в виде едкого кали. (Химическая реакция, протекающая при разряде в щелочном аккумуляторе, в несколько упрощенном виде описывается уравнением: 2NiOOH + Fe + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2; при зарядке процесс идет в обратном направлении; электролит KOH, хотя и создает необходимую среду, в реакции участия не принимает.) Было изготовлено несколько таких аккумуляторов для всесторонних испытаний, и тут исследователей постигло разочарование — емкость аккумуляторов оказалась очень маленькой. Эдисон обратил внимание, что чистота материала имеет большое значение для увеличения емкости. Он заказал для проб высокосортный канадский никель, после чего емкость аккумуляторов сразу возросла в три раза. В Вест‑Орендже была построена небольшая фабрика для рафинирования (очистки) железа и никеля. Емкость нового аккумулятора оказалась в 2, 5 раза больше, чем у старого свинцового. Эдисон утверждал, что это самый большой прогресс в аккумуляторной технике со времен ее зарождения. Дальнейшие опыты оказались настолько успешными, что в 1903 году Эдисон решил приступить к промышленному производству своих аккумуляторов на специально построенном для этого заводе. Однако первые щелочные аккумуляторы, поступившие в продажу, оказались весьма далеки от совершенства: они плохо держали заданную величину напряжения, часто давали течь и имели много других мелких дефектов. От распространителей стали поступать многочисленные рекламации. Эдисону пришлось остановить завод и вновь заняться усовершенствованием своего изобретения. Несмотря на неудачи, он продолжал твердо верить в успех дела. Доводка была поручена сразу нескольким группам: одна работала над усовершенствованием сварки аккумуляторных сосудов, другая — над рафинированием железа, третья занималась никелем и присадками к нему. К 1905 году было проведено более 10 тысяч дополнительных опытов, а в 1910 году значительно усовершенствованный аккумулятор вновь поступил в производство. В первый же год было выпущено продукции на 1 миллион долларов, и вся она нашла хороший сбыт. Вскоре новый портативный аккумулятор получил широкое распространение в транспорте, на электростанциях, в небольших судах и на подводных лодках. 70. ТРАКТОР Трактор — это универсальная машина, предназначенная перемещать и приводить в действие прицепляемые к ней разнообразные сельскохозяйственные механизмы. Из этого видно, что функции трактора двоякие: он, во‑первых, работает как тягач, а во‑вторых, как привод, что позволяет использовать его при выполнении самых разнообразных сельскохозяйственных работ. Выгоды трактора очевидны — скорость, экономия времени, производительность. Поэтому появление его составило революцию в сельском хозяйстве, быть может, самую важную со времен появления плуга. С этого времени механическая тяга стала постепенно вытеснять из сельскохозяйственного производства мускульную силу животных. Первые тракторы были паровыми. Еще в 1850 году английский изобретатель Уильям Говард применял для пахоты паровой автомобиль (локомобиль). Изобретение получило распространение, и паровые плуги широко использовались во второй половине XIX века в некоторых европейских странах (особенно в Англии, где их насчитывалось более 2 тысяч). Первые тракторы с двигателями внутреннего сгорания, сконструированные инженерами Хартом и Парром, были собраны в США в 1901 году. Их появление было встречено с восторгом, и американские фермеры возлагали на них большие надежды. Но быстро наступило разочарование, так как тракторы из‑за своего огромного веса больше разрушали почву, чем помогали обрабатывать ее. К тому же они были чрезмерно велики для средней фермы. В ходе их использования обнаружилось множество конструкционных недостатков. Тракторы часто ломались, ремонт их требовал массу времени и больших затрат. Однако постепенно эти машины совершенствовались. В 1907 году на рынок поступили уже вполне работоспособные тракторы. Их вес, размеры и мощность уменьшились, зато повысилась надежность, что сделало применение трактора удобным в среднем по величине хозяйстве. Была создана сеть ремонтных мастерских, налажен выпуск запчастей, благодаря чему отрицательное отношение фермеров к этой машине было преодолено за несколько лет, и в Америке начался рост тракторной промышленности. В 1920 году в США было продано уже около 200 тысяч тракторов различных конструкций. В 1912 году фирма «Холт» впервые начала выпуск гусеничных тракторов. Вскоре трактор взял на себя приблизительно 80‑90% всех пахотных работ на ферме. Помимо этого тракторный двигатель использовался для приведения в действие различных сельскохозяйственных машин (для этого он снабжался специальным шкивом). К нему могли подключаться молотилки, косилки, мельницы, лесопилки, маслобойки, соломорезки и другие вспомогательные механизмы. Трактор также брал на себя около половины работ, связанных с уборкой урожая. В дальнейшем благодаря созданию различных прицепных машин сфера применения трактора расширилась в несколько раз. 71. АЭРОПЛАН Идея авиации — одна из самых древних в истории человечества. В мифах, преданиях, исторических хрониках можно найти свидетельства о множестве предпринятых в разные века попытках человека осуществить свою давнюю мечту подняться в воздух и лететь подобно птице. Но все это были дилетантские предприятия, в которых видно больше энтузиазма, чем расчета, и потому они неизменно кончались неудачей. Только в последней четверти XIX века появились первые свидетельства того, что полет на аппаратах тяжелее воздуха может когда‑нибудь стать реальностью. Почему же это искусство так долго оставалось для человека недостижимой мечтой? Дело в том, что в отличие от аэростата аэроплан не плывет по воздуху, а опирается на него при полете, подчиняясь сложным аэродинамическим законам. Правильное объяснение феномена полета было дано уже в XVIII‑XIX веках, но наука об искусстве летать — аэродинамика — возникла только в первые десятилетия XX века. Отчего птицы, хотя они и тяжелее воздуха, не падают на землю? Дело в том, что в воздухе на нижнюю поверхность их крыльев оказывает действие так называемая подъемная сила, которая превосходит силу тяжести, действующую в противоположном направлении. Откуда берется эта сила, объяснил еще в первой половине XVIII века известный математик и физик Бернулли. В 1738 году в своем капитальном труде «Гидродинамика» он вывел закон, носящий теперь его имя. Суть закона Бернулли (сформулированного им для жидкостей, но справедливого также для газов) заключается в том, что с увеличением скорости потока давление его на стенки сосуда уменьшается. Действие закона Бернулли очень легко наблюдать на опыте Возьмем, например, листок бумаги и будем дуть на него — дальний край листка немедленно поднимется вверх, словно что‑то толкает его снизу. Это «что‑то» и есть уже упомянутая подъемная сила. Она возникла вследствие того, что воздух над поверхностью листка движется много быстрее того, что находится под ним. Следовательно, давление на лист сверху оказывается заметно меньше того атмосферного давления, что давит на него снизу. Если подъемная сила больше силы тяжести, листок поднимается. Однако ситуацию нашего опыта не так легко повторить в реальной обстановке. Чтобы приподнять край листка, мы намеренно обдували его так, как нам это было удобно. А как заставить подняться вверх какой‑нибудь крылатый аппарат, который находится в реальном воздушном потоке? Очевидно, крыло этого аппарата должно быть не плоским, как лист, а иметь такую форму, чтобы скорость обтекания его сверху и снизу была неодинаковой — снизу медленнее, чем сверху. Тогда давление на поверхность крыла сверху будет меньше, чем снизу. Подъемную силу можно регулировать, изменяя угол атаки крыла (так называется угол между плоскостью крыла и потоком воздуха). Чем больше угол атаки — тем больше подъемная сила. Но взлететь мало — надо уметь удержать аэроплан в воздухе. Ведь подъемная сила сохраняется лишь до тех пор, пока несущая поверхность крыла правильно ориентирована относительно воздушного потока. Нарушится ориентация — пропадет подъемная сила, и аэроплан рухнет на землю, словно провалится в яму. Устойчивость — эта главная проблема для любого летающего аппарата тяжелее воздуха. Если он не имеет механизма, обеспечивающего устойчивость, то превращается в игрушку коварного ветра. Опасности подстерегают такую машину на каждом шагу. Любой порыв ветра или неверный маневр пилота может привести к тому, что аэроплан завалится на бок или нос, перевернется и упадет. К счастью, первые авиаторы имели хотя и смутное, но верное представление об ожидающих их опасностях и сумели до некоторой степени приготовиться к ним. Первый шаг в небо был сделан с помощью моделей. Прямыми предшественниками всех современных самолетов следует, видимо, считать игрушечные аэропланы Пено, которые он строил с 1871 года и запускал с помощью резиновых моторчиков. При весе в несколько граммов они летали по несколько десятков секунд. Эти модели, можно сказать, были первым зримым доказательством того, что аппараты тяжелее воздуха вообще способны летать. В 1872 году Пено пришел к чрезвычайно важному выводу, что для устойчивого полета аэроплана ему необходимо хвостовое оперение. Вскоре ему удалось придать своим аппаратам хорошую устойчивость относительно всех трех осей. Впрочем, это было только начало. Прошло тридцать лет, прежде чем удалось создать самолет, способный поднять в небо человека. В конце XIX века в разных странах было сделано несколько попыток сооружения больших аэропланов с мощными двигателями. В 1894 году огромный самолет с размахом крыльев) 31, 5 м и весом около 3, 5 т попытался поднять в воздух известный изобретатель Хайрам Максим. Но при первой же попытке машина разбилась. Максим, потративший на свой опыт 20 тысяч фунтов стерлингов, более не возвращался к сооружению самолетов. Известный американский астроном Самюэль Лэнгли, получив от правительства США 50 тысяч долларов, в начале 1900‑х годов построил несколько больших летательных аппаратов, которые неизменно разбивались при каждой попытке подняться в воздух. Во Франции подобными экспериментами и с тем же успехом занимался в конце 90‑х годов инженер Клеман Адер. Истратив на его аппараты около 500 тысяч франков, французское правительства отказало изобретателю в дальнейших субсидиях. В целом путь, избранный Максимом, Лэнгли, Адером, а также некоторыми другими изобретателями, оказался тупиковым. Развитие авиации пошло по другой дороге, которую указал немецкий изобретатель Отто Лилиенталь. В то время как другие уделяли все свое внимание «моторному полету», Лилиенталь поставил перед собой другую цель — постигнуть прежде всего секрет безмоторного парящего полета. Вместо дорогостоящих машин он строил легкие планеры и упорно работал над их совершенствованием. Кажется, идея планера это первое, о чем должны были подумать авиаторы, но в действительности все было по‑другому. Вплоть до XIX века изобретатели при своих попытках оторваться от земли подражали гребному полету птицы. Из‑за этого упорного старания следовать природе человек сравнительно поздно освоил планирующий полет. Между тем технические возможности для осуществления такого полета имелись уже в древности. Общее заблуждение состояло в том, что для полета, кроме крыльев, предполагали еще и наличие какой‑то механической силы. Именно на этом пункте и сосредоточивались все усилия изобретателей. Впервые внимание к парящему полету привлекла моментальная фотография. Известный немецкий фотограф Оттомар Аншютц, о котором уже говорилось в одной из предыдущих глав, сделал серию снимков полета аиста. Говорят, эти снимки попали в 1890 году на глаза Отто Лилиенталю и подтолкнули его к мысли построить планер. Действительно, фотографии Аншютца неоспоримо свидетельствовали, что в воздухе возможен такой полет, при котором работа, необходимая для передвижения и подъема летательного аппарата, осуществляется не им самим, а воздухом. Несколько фотографий изображали парящих аистов, которых поднимал вверх порыв ветра. Первый планер Лилиенталя состоял из ивового, обтянутого материей каркаса, образующего округлые, вогнутые наподобие птичьих крылья в два яруса с небольшим хвостом сзади. Весь аппарат весил всего 20 кг. Лилиенталь подвешивался к нему, продев руки в два прикрепленных под крыльями ремня, и сбегал с холма навстречу ветру. Сначала он держал крылья наклоненными передним краем вниз, а затем подставлял ветру нижнюю их поверхность и, поднимая крылья, скользил по восходящему потоку. Равновесие поддерживалось балансированием тела вперед, назад и в сторону. Первоначально полеты были очень короткие — метров на 15 и производились с небольшого песчаного холма. Потом они стали более продолжительными и происходили с холма высотой 30 м. С 1891 по 1896 год Лилиенталь совершил более 2000 удачных скользящих полетов. В конце концов он мог пролетать более 100 м, находясь в воздухе до 30 секунд. Таким образом, Лилиенталь первый доказал возможность планирующего полета и первый правильно подошел к изучению аэродинамических сил, воздействующих на крыло. Эксперименты Лилиенталя привлекли к себе внимание во многих странах. Вскоре у него появились последователи. Но в августе 1896 года, во время одного из своих полетов, подхваченный резким порывом ветра, Лилиенталь упал с высоты 15 м и сломал позвоночник. В тот же день он умер. В дальнейшем большое влияние на развитие летательных аппаратов оказали опыты американца Октава Шанюта. Первые его планеры были построены по образцу планеров Лилиенталя. Затем Шанют стал вносить в них различные изменения и в конце концов создал биплан с ровным крылом. Он также уделил большое внимание оформлению хвостового оперения, поместив там подвижные рули высоты и направления. Этот планер стал этапной конструкцией в истории авиации. Простой, рациональный, легкий, но в то же время прочный, он был лучшим летательным аппаратом своего времени. Наиболее яркая его особенность — конструкция крыла с горизонтальными очертаниями — стала в дальнейшем общепринятой. Шанют был первым, кто перестал рабски подражать форме птичьего крыла. Однако выравнивание планера оставалось таким же, как и у Лилиенталя — пилот повисал снизу на ремнях и, балансируя своим телом, поддерживал устойчивость аппарата. Однако и Шанют оставался в небе редким гостем. Длительность его полетов исчислялась секундами, а дальность — десятками метров. Искусство полета в подлинном смысле этого слова впервые в истории освоили братья Уилбер и Орвилл Райт, владельцы велосипедной мастерской в небольшом американском городке Дейтоне. Они приступили к своим опытам в то время, когда в авиации установился глухой период затишья: летательные машины Адера и Максима, стоившие огромных денег, не полетели, смелый планерист Лилиенталь разбился. Ближайшей целью, которую поставили перед собой Райт, было добиться устойчивого и управляемого полета. В 1899 году они сделали свое первое (и как оказалось в дальнейшем, самое замечательное) открытие — они установили, что для обеспечения поперечной устойчивости аэроплана необходимо перекашивать концы его крыльев. Мысль эта пришла Уилберу Райту. Однажды, сгибая картонную коробку, он неожиданно подумал, что таким же образом можно изгибать концы крыльев аэроплана — одно вверх, другое вниз — и тем самым избавить его от заваливания в боковую сторону. После этого Райт стали продумывать устройство своего первого планера и выбрали схему, созданную Шанютом — биплан с двумя поддерживающими поверхностями, расположенными одна под другой. Свой первый планер братья построили в 1900 году. Он точно воспроизводил аппараты Шанюта и только по своим размерам сильно превосходил их. Но были и некоторые отличия. Райт отказались от хвостового оперения, которое, по их словам, «скорее являлось источником неприятности, чем помощи». Они отказались также от регулирования устойчивости путем перемещения центра тяжести и снабдили свой аппарат настоящими рулями. Впереди планера они поместили горизонтальную поверхность — так называемый «руль высоты». Уклоняя эту поверхность вверх и вниз, можно было выравнивать все колебания аппарата в направлении полета (продольная устойчивость). Поперечная устойчивость обеспечивалась за счет перекашивания крыльев. Это был первый в истории планер, уверенно слушавшийся руля. Он прекрасно выдержал испытания — не только легко взмывал в воздух, но и поднимал человека. Пилот не подвешивался здесь на ремнях снизу аппарата, как это бывало прежде у других конструкторов, а лежал как на салазках. В 1901 году Райт построили второй планер по образцу первого, но только больших размеров. Опробуя эти аппараты, они убедились, что им сильно не хватает теоретических знаний по аэродинамике. Впрочем, в то время эта наука находилась в самом зачаточном состоянии. Собрав все книги, посвященные описанию полета тел, какие они только смогли достать, Райт убедились, что не далеко смогут улететь на таком багаже. Недостающие таблицы они решили составить самостоятельно. Измерение сил сопротивления движущихся в воздухе тел можно производить двумя способами: или передвигать тело с определенной скоростью по спокойному воздуху, или обдувать неподвижное тело, направляя на него с определенной скоростью воздух. Лэнгли и Максим производили свои опыты исключительно первым способом, вращая предметы или модели рукой по воздуху. При этом способе очень трудно было измерить, под каким углом находилась вращаемая плоскость или модель в тот или иной момент. Кроме того, результаты испытаний искажались влиянием центробежной силы. Неудивительно, что они были противоречивыми и неточными. Райт избрали второй способ. В том же году они соорудили «ветряной туннель» — аэродинамическую трубу, в которую воздух нагнетался с помощью вентилятора. Для своего времени это было замечательное изобретение, которое сразу дало им огромное преимущество перед другими конструкторами и быстро продвинуло их к цели. В своей трубе братья испытали более 200 моделей, различных по форме профилей. Они изготовлялись из листового железа, чтобы их можно было изгибать различным образом. Такое систематическое измерение величин сопротивлений различных поверхностей и профилей крыльев при различных углах атаки в аэродинамической трубе никогда раньше до братьев Райт не производилось. Неудивительно, что и результаты этих упорных систематических опытов были решающими для их дальнейших успехов. Главным результатом всех этих экспериментов стало определение так называемого центра давления, то есть равнодействующей всех сил давления на крыло при различных углах атаки. Значение положения равнодействующей, или центра давления, совершенно необходимо при конструировании аэропланов и при расчете их устойчивости. Другим важным результатом было определение подъемной силы крыльев и силы лобового сопротивления при разной скорости. Результаты своих исследований братья систематизировали в особых таблицах, которые потом служили для них карманным справочником. После этого, уже с учетом аэродинамических изысканий, они взялись за конструирование нового планера. Третий планер 1902 года, в отличие от двух первых, имел вертикальный хвост. Пилот ложился здесь в особую колыбель между разрезом нижней плоскости и, приподнявшись на локтях, управлял руками передним рулем высоты, а движением тела вбок скашивал проволочными тросами концы крыльев. Запуская планер, два человека сбегали с ним с высокой горы против ветра. Хвост был устроен вследствие того, что два предыдущих планера имели склонность к вращению вокруг горизонтальной оси и могли перевернуться во время перекашивания крыльев. Райт поняли, что одним только перекашиванием крыльев невозможно добиться хорошей управляемости планера. Сначала вертикальный руль был неподвижным, но потом, когда обнаружилось, что планер перестает слушаться руля при наклоне вбок, Орвилл Райт предложил сделать вертикальный руль подвижным. Тогда, поворачивая его в сторону противоположного крыла, можно было восстанавливать поперечное равновесие. Тем самым должна была компенсироваться разница в сопротивлении опущенного и поднятого крыльев. Уилбер согласился с братом и дополнил его идею существенным улучшением: раз вертикальный руль необходимо поворачивать в тот момент, когда перекашиваются концы крыльев, то лучше соединить руль и крылья проволочными тросами, чтобы действовать на них одновременно. После этого движением одного рычага стало возможно управлять поперечной устойчивостью. Таким образом, впервые в истории авиации братья Райт применили подвижный вертикальный руль. Это было их второе замечательное открытие на пути овладения воздушной стихией. Когда Райт было нужно сделать поворот влево, он поворачивал поворотный рычаг; одновременно с этим посредством проволочных тяг задние кромки правого крыла (то есть снаружи виража) опускались. Тем самым правое крыло, загнутое до некоторой степени круче и загребающее больше воздуха, направлялось вверх. Одновременно левое крыло внутри виража опускалось вниз. В результате аэроплан в целом накренялся внутрь кривой. Правый рулевой рычаг a, служивший для поворота, обладал двойным движением. Направляя его вперед (нажимая от себя), пилот действовал на двуплечий рычаг K таким образом, что рулевые тяги тип перекладывали поворотный руль влево. Обратное оттягивание этого рулевого рычага (на себя) вызывало перекладывание руля вправо. С другой стороны, отклонение рычага а влево сообщало то же движение стержню C, перекашивая крылья посредством тяги e: правое — вниз, левое — вверх. Перекашивание несущих поверхностей путем уклонения рычага вправо и влево могло совершаться как независимо от перекашивания руля направления (посредством движения рычага вперед и назад), так и совместно с ним. Перекашивание несущих поверхностей способствовало также сохранению боковой устойчивости при порывах ветра. Когда порыв ветра наклонял аэроплан в одну сторону, пилот немедленно подбирал круче опустившееся крыло, уменьшая одновременно угол встречи (угол несущей поверхности к направлению движения; чем он больше, тем больше сопротивление, а значит, и подъемная сила) в поднятом крыле. Таким образом, аэроплан выправлял крен, парируя порыв ветра. Для такого противодействия ветру требовалось только движение рычага а вправо или влево. Подобное превращение крыльев из плоскости в винтообразную поверхность имело, правда, нежелательное последствие — весь планер при этом несколько поворачивался вокруг своей оси, подобно тому, как воздушный винт начинает вращаться при поступательном движении. С целью уравнять это нежелательное вращение применялись передние вертикальные серповидные поверхности v и w, укрепленные между поверхностями руля высоты, которые вращались в направлении обратном движению поворотного руля. Второй рулевой рычаг управлял высотой полета. При отжимании его вперед рулевые поверхности становились площе, и планер опускал свой нос вниз. Испытание планера с заново установленным вертикальным рулем сразу дало хорошие результаты. Планер хорошо слушался руля и парил в воздухе иногда по целой минуте. В то время никто в мире не мог похвастаться такими прекрасными результатами. Можно сказать, что уже тогда планер братьев Райт был самым совершенным летательным аппаратом на Земле. Он обладал уже всеми отличительными чертами аэроплана: у него было два аэродинамически правильно рассчитанных крыла, горизонтальный руль высоты спереди и вертикальный руль направления сзади, перекашивание концов крыльев для поперечной устойчивости (элероны). Планер был вполне управляем — поднимался вверх и опускался вниз, поворачивал направо и налево, не теряя устойчивости. Для того чтобы стать аэропланом, планеру не хватало только одного — мотора с пропеллером. К созданию его Райт приступили в начале 1903 года. Они рассчитали, что для полета им необходим очень легкий и небольшой бензиновый двигатель с мощностью не менее 8 л.с. Несмотря на все усилия им не удалось купить готовый двигатель. Тогда они решили изготовить его сами и засели за расчеты. Вскоре был готов проект четырехцилиндрового двигателя весом около 90 кг с водяным охлаждением и электрическим зажиганием. Алюминиевый корпус был сделан в местной кузнице. Все остальные детали братья изготовили сами в своей мастерской. Несмотря на то что эта работа была для них совершенно в новинку, сразу после сборки двигатель заработал, и братья увидели в этом залог будущего успеха. Другая проблема заключалась в изготовлении пропеллеров. Разумеется, никаких теоретических расчетов для воздушного винта тогда не существовало. После долгих опытов и горячих споров Райт сделали два деревянных винта из кусков канадской сосны. Каждый имел по две лопасти и насаживался на железную ось. Вращались они навстречу друг другу и помещались позади (а не впереди, как это было принято позже) каждого крыла. Передача осуществлялась с помощью цепей. Когда двигатель, пропеллеры и передача были готовы, Райт приступили к строительству самого аэроплана. Конструкция его была точно такой же, как и у планера 1902 года, но он был сделан более прочным. Пилот, как и прежде, находился в лежачем положении. Испытания первого аэроплана были проведены на берегу океана в Кити Хок (где братья испытывали все свои планеры). Здесь 14 декабря 1903 года Уилбер Райт совершил первый моторный полет — он продолжался 3, 5 секунды. Пролетев 32 м, аэроплан упал. После нескольких попыток 17 декабря Уилбер совершил более продолжительный полет: аэроплан находился в воздухе 59 секунд и пролетел 260 м. Из‑за сильных ветров дальнейшие полеты в этом году пришлось прекратить. Братья вернулись в Дейтон очень довольные достигнутыми результатами. На первый взгляд полет, продолжавшийся всего 59 секунд, может показаться ничтожным достижением, но для того времени это была огромная победа. До братьев Райт еще ни один аппарат тяжелее воздуха не смог не то что пролететь сотню‑другую метров, но и просто подняться в воздух. Райт стали немедленно строить второй аэроплан, который был закончен в апреле 1904 года, и изготовили для него новый мотор в 16 л.с. Испытания аэроплана провели прямо в Дейтоне, используя в качестве аэродрома большое пастбище. Для подъема в воздух они придумали специальное устройство, представлявшее собой вышку, к вершине которой подвешивался груз весом около полутонны. Груз с помощью тросов соединялся с самолетом и во время своего падения создавал усилие, ускоряющее взлет. Братья учились летать, соблюдая исключительную осторожность. Как и поначалу, осваивая планер, они делали множество взлетов и посадок. При малейшем подозрении на опасность они сажали машину на поле. Полеты долгое время проходили по кругу на небольшой высоте (около 3 м). Постепенно длительность полета возрастала. В ноябре аэроплан уже мог продержаться в воздухе около 5 минут и пролетал до 5 км. Зимой 1905 года был построен третий аэроплан с 20‑сильным двигателем. Осенью, освоив все секреты управления, Райт приступили к длительным полетам. 5 октября аэроплан находился в воздухе до тех пор, пока не кончился бензин — 38 минут, и налетал за это время по кругу 39 км. Однако эти рекорды не получили в США никакой оценки и остались почти неизвестны. Более того — все попытки изобретателей заинтересовать правительство своим аэропланом остались безуспешны. Объясняется это, впрочем, очень просто — внимание всех журналистов и чиновников было обращено в это время на опыты Лэнгли. После того как Лэнгли постигла полная неудача, создание аэроплана казалось несбыточной мечтой. Сообщения о том, что два механика‑самоучки собрали из подручных средств летательный аппарат, способный десятки минут находиться в воздухе, казались полным бредом. Выдача патента тоже затянулась на несколько лет. Только весной 1906 года после долгих проволочек патент был наконец получен. Между тем постройка аэропланов оказалась непосильным бременем для мастерской Райт. В 1905 году они были вынуждены из‑за финансовых затруднений прекратить свои полеты. Три года никто не вспоминал об их изобретении. Только в 1907 году шумиха, поднятая во Франции слухами об их успехах, обратила наконец на них внимание местных чиновников. В том же году они получили заказ на летательный аппарат от военного министерства США, которое выплатило им за это 100 тысяч долларов. В аэроплане 1908 года было уже два сидячих места для пилота и пассажира. В связи с этим были переделаны рычаги управления. В том же году новый аэроплан демонстрировался во Франции и произвел настоящий фурор в Европе. Уилбер Райт шутя побил на нем все рекорды, которые успели установить к этому времени французские летчики и конструкторы. 21 октября он установил абсолютный рекорд, продержавшись в воздухе целых 1, 5 часа, а 31 декабря побил его с результатом 2 часа 20 минут. Это было временем триумфа Райт. Каждый их полет собирал тысячи зрителей. Затаив дыхание, люди готовы были часами следить за аэропланом, который описывал над полем один правильный круг за другим. Самые известные люди желали познакомиться с братьями. Заказы на аэропланы сыпались на них со всех сторон. В Нью‑Йорке была основана самолетостроительная компания «Райт» с капиталом в 1 миллион долларов. Уилбер Райт был избран ее председателем. Первую фабрику по производству аэропланов построили в Дейтоне. Но влияние конструкторских идей Райт на европейском континенте оказалось не столь значительным, как можно было ожидать поначалу. Хотя «райты» и получили в первое время некоторое распространение, схема их устройства вскоре была признана недостаточно совершенной. Требовалось большое искусство, чтобы управлять ими. Из‑за отсутствия хвоста эти аэропланы имели опасную тенденцию «клевать носом». Несколько катастроф 1909 года на «райтах» наглядно показали это. Причина их была очевидна — самолеты Райт не имели того самого «хвоста Пено», которым обязательно снабжали свои машины французские авиаконструкторы. Роль этого хвоста играл в райтовском аэроплане передний руль высоты, управляемый от руки. Поэтому малейшее опоздание в действии этим рулем или неисправность в самом руле и приводах к нему всегда грозили потерей равновесия и катастрофой, тогда как «хвост Пено» действовал в этих случаях автоматически. К тому времени, когда Райты появились во Франции, здесь уже существовала сложившаяся авиационная школа — было построено несколько десятков самолетов и установлено несколько громких рекордов. Правда, летать по‑настоящему эти машины еще не могли и скорее совершали длинные прыжки. Для того чтобы стать совершенными летательными аппаратами европейским аэропланам не хватало двух вещей — устройства для перекашивания крыльев и совершенного по форме пропеллера. Наибольшего успеха достиг французский конструктор Вуазен. Построенный им в 1907 году по заказу автогонщика Фармана аэроплан «Фарман‑1» до появления братьев Райт считался наилучшим. На этом самолете Фарман установил в том же году рекорд дальности полета — 771 м и впервые сумел выполнить полет по кругу. Биплан Фармана в отличие от аэроплана братьев Райт имел хвостовые поверхности для продольной устойчивости по системе Пено. Хвост значительно облегчал управление аэропланом. Кроме того, самолет Фармана был снабжен шасси, с помощью которого делал разбег против ветра. После того как французы заимствовали у Райт систему перекашивания крыльев и форму винта, их самолеты стали по всем показателям превосходить своих заокеанских собратьев. Это сделалось очевидным уже на международных состязаниях 1909 года. Вообще этот год стал годом всеобщего триумфа аэропланов. Выдающийся французский авиатор Блерио на своем аэроплане «Блерио‑11» совершил перелет через Ла‑Манш. Тогда же Фарман создал свой замечательный аэроплан «Фарман‑3» — прочный, устойчивый, послушный в управлении. Этот самолет стал основной учебной машиной того времени — тысячи летчиков из многих стран прошли на нем курс обучения — и одним из первых аэропланов, который стал выпускаться серийно. 72. БУТЫЛОЧНЫЙ АВТОМАТ Стекольное производство оставалось одной из тех областей промышленности, которая вплоть до начала XX века не была затронута механизацией. Изготовление стеклянных изделий, в частности бутылок, оставалось ручным и всецело зависело от мастерства и опыта стеклодува. Выдувание осуществлялось при помощи железной трубки длиной от 1 до 1, 5 м. Один конец трубки слегка расширялся конусом и служил для набирания стекла, противоположный (сосок) был закруглен. Его брали в рот для вдувания. Около одной трети трубки для предохранения рук от жара закрывалось деревянной оправой. Перед набором расплавленной стеклянной массы конусообразный конец трубки тщательно очищали и нагревали в огне печи. Окунув затем нагретый конец в расплавленное стекло, несколько раз поворачивали трубку, при этом масса легко приставала к ней и наворачивалась в вида кома. Остуживанием наборки при вращении трубки стекло доводилось до такой густоты, при которой возможно было сглаживание его формы. Затем сосок брали в рот, и с силой вдувая воздух через трубку, получали на другом конце ровный пузырь с желаемой толщиной стенок. Разделка бутылки начиналась с баночки, которая превращалась в пульку посредством выдувания и одновременного оттягивания железной рогаткой в форме У (фулязкой). Для придания удлиненной формы пульку разогревали в огне печи, потом делали трубкой большой и довольно сильный размах по кругу сверху вниз, отчего пулька вытягивалась и принимала нужную форму. Затем она вкладывалась в деревянную или чугунную форму, которую плотно закрывали. При этом мастер сильно дул в бутылку, чтобы раздать еще мягкое стекло до полного приставания к стенкам формы. Последним отделывали горло бутылки: захватывали ее железными клещами с закругленными концами, освобождали горлышко от трубки, разогревали его и при помощи отделочных ножниц, имевших на концах соответствующие величине горлышка выступы, делали на горлышке утолщения прибавкою стекла. Многочисленные попытки механизировать этот сложный производственный процесс оказались безуспешными. Положение кардинально изменилось только в 1905 году, когда американец Майкл Оуэнс взял патент на шестирукавную вакуумную машину — первый в истории бутылочный стеклодувный автомат. Машина Оуэнса состояла из двух частей: самой машины и чаши с расплавленной до полужидкого состояния стекломассой. Машина и чаша вращались с помощью электродвигателей вокруг своих осей в разные стороны. Как и при ручном производстве выделка бутылки включала в себя несколько последовательных операций, но все они выполнялись автоматически. Набор нужной порции стекла осуществлялся с помощью специальных вакуумных головок (внутри них создавалось разряженное состояние). Машина имела по своей окружности шесть вакуумных наборных головок, на каждую из которых была надета черновая форма. Окончательная отделка происходила в чистовых формах. Их тоже было шесть. Всякий раз, когда было необходимо всосать очередную порцию стекломассы, машина опускалась; при этом наборная головка погружалась в расплавленное стекло. Это происходило шесть раз за один оборот машины, так что все вакуумные головки делали по одному всасыванию. При поднимании машины автоматический нож отрезал тянущийся за наборной головкой жгут стекломассы, который падал обратно во вращающуюся чашу. Сначала Оуэнс, как и другие изобретатели, думал обойтись без вращающейся чаши и пытался брать стекло непосредственно из печи. Однако в результате погружения относительно холодной черновой формы и обратного падения в ванну холодного жгута стекломасса в месте всасывания значительно охлаждалась. Поэтому всасывать с него новую порцию было уже невозможно. Чтобы обойти эту трудность, Оуэнс добавил к своей конструкции вращающуюся чашу, которая представляла собой наполненный расплавленным стеклом и постоянно согреваемый резервуар. Таким путем удавалось постоянно подводить к черновым формам машины новый нетронутый участок поверхности стекломассы. Места, охлажденные погружением форм, нагревались благодаря отоплению вращающейся чаши, а также за счет отбора тепла от окружающей и притекающей свежей стекломассы. Следующими рабочими операциями были предварительное выдувание, передача пульки, окончательное выдувание и съем изделия с машины. Первая машина могла производить 10‑20 (в зависимости от веса) бутылок в минуту. Но это был не предел. Работа замедлялась из‑за того, что приходилось раскачивать тяжелый корпус машины. В более поздних конструкциях (с 1911 года — в десятирукавной машине) Оуэнс перешел к опусканию для всасывания лишь отдельных рукавов (секций) с наборными головками (всасывающими формами). Благодаря этому вращение машины стало более спокойным, и значительно снизилась потребляемая ею мощность. Кроме того, были исключены толчки, и стало возможным повышение скорости, так что в поздних моделях производительность доходила до 90 бутылок в минуту. Бутылочный автомат Оуэнса произвел настоящий переворот в стеклодувном деле, быть может, самый значительный за всю пятитысячелетнюю историю стеклоделия. Однако внедрение этой машины натолкнулось на значительные трудности. В 1908 года немецкий союз фабрикантов бутылочного производства купил у Оуэнса его патент за 12 миллионов марок. Это, впрочем, было сделано не для того, чтобы начать применение его машины, а как раз с противоположной целью — воспрепятствовать механизации отрасли. Ручное производство бутылок было чрезвычайно выгодно союзу, так как позволяло ему поддерживать монопольные высокие цены на этот вид продукции. Однако замысел фабрикантов не прошел — вскоре бутылочные автоматы появились на многих стекольных заводах. В США образовался концерн «Либби — Оуэнс — Форд гласс», который вскоре стал контролировать производство бутылок в Америке и многих странах Европы. 73. ПОДВОДНАЯ ЛОДКА Создание подводной лодки — замечательное достижение человеческого разума и значительное событие в истории военной техники. Подводный корабль, как известно, обладает способностью действовать скрытно, невидимо, а следовательно, внезапно. Скрытность достигается, прежде всего, способностью погружаться, плавать на определенной глубине, не выдавая своего присутствия, и неожиданно наносить удары противнику. Как и всякое физическое тело, подводная лодка подчиняется закону Архимеда, который гласит, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной телом жидкости. Можно для упрощения сформулировать этот закон так: «Тело, погруженное в воду, теряет в своем весе столько же, сколько весит вытесненный телом объем воды». Именно на этом законе основано одно из главных свойств любого корабля — его плавучесть, то есть способность удерживаться на поверхности воды. Это возможно тогда, когда вес воды, вытесненной погруженной в воду частью корпуса, равен весу судна. При таком положении корабль обладает положительной плавучестью. Если же вес вытесненной воды меньше веса корабля, то корабль будет тонуть. В этом случае считают, что корабль обладает отрицательной плавучестью. Для подводной лодки плавучесть определяется ее способностью находиться как в подводном, так и в надводном положении. Очевидно, лодка будет находиться на поверхности, если она имеет положительную плавучесть. Получая отрицательную плавучесть, лодка будет погружаться, пока не ляжет на дно. Чтобы она не стремилась ни всплыть, ни тонуть, необходимо уравнять вес подводной лодки и вес вытесняемого ею объема воды. В этом случае лодка без хода займет в воде неустойчивое безразличное положение и будет «висеть» на любой глубине. Это значит, что лодка получила нулевую плавучесть. Чтобы подводная лодка могла погружаться, всплывать или держаться под водой, она должна обладать способностью менять свою плавучесть. Это достигается очень простым способом — принятием на лодку водяного балласта: специальные цистерны, устроенные в корпусе лодки, то заполняются забортной водой, то вновь опорожняются. При их полном заполнении лодка обретает нулевую плавучесть. Чтобы подводная лодка всплыла, надо освободить цистерны от воды. Однако регулировка погружения с помощью цистерн никогда не может быть точной. Маневрирование в вертикальной плоскости достигается при помощи перекладки горизонтальных рулей. Как самолет в воздухе способен менять высоту полета при помощи рулей высоты, так и подлодка действует горизонтальными рулями или рулями глубины, не меняя плавучести. Если передняя кромка пера руля выше задней, набегающий поток воды будет создавать подъемную силу, направленную вверх. И наоборот, если передняя кромка руля ниже задней, встречный поток будет давить на рабочую поверхность пера сверху вниз. Изменение направления движения подлодки в горизонтальном положении производится у подлодок, как и у надводных кораблей,, изменением угла поворота вертикального руля. Первой подводной лодкой, получившей практическое применение, была «Тартю» («Черепаха») французского изобретателя Бюшнеля, построенная в 1776 году в США. Несмотря на свою примитивность она имела уже все элементы настоящей подводной лодки. Яйцеобразный корпус диаметром около 2, 5 м был изготовлен из меди, а в нижней части покрыт слоем свинца. Экипаж лодки состоял из одного человека. Погружение достигалось путем наполнения балластной водой специального бака (а), находившегося в самом низу. Погружение регулировалось при помощи вертикального винта (в). Всплытие осуществлялось путем откачки балластной воды двумя насосами (б), которые также приводились в действие вручную. Движение по горизонтальной линии происходило при помощи горизонтального винта (г). Для изменения направления имелся руль (е), расположенный позади места человека (ж). Вооружение этого судна, предназначенного для военных целей, состояло из мины (з) весом в 70 кг, помещавшейся в особом ящике под рулем. В момент атаки «Тортю», погрузившись, старалась подойти под киль вражеского корабля. Там мина освобождалась из ящика и, поскольку ей была придана некоторая плавучесть, всплывала, ударялась о киль судна и взрывалась. Такова была в общих чертах первая подводная лодка, создатель которой получил в США почетное имя «отца подводной лодки». Лодка Бюшнеля прославилась после удачной атаки, проведенной ею против английского 50‑пушечного фрегата «Орел» в августе 1776 года во время войны США за независимость. В общем это было неплохое начало истории подводного флота. Следующие ее страницы были связаны уже с Европой. В 1800 году американец Фултон построил во Франции подводную лодку «Наутилус». Она имела обтекаемую сигарообразную форму при длине 6, 5 м и диаметре 2 м. В остальном «Наутилус» по своей конструкции очень напоминал «Тартю». Погружение достигалось путем наполнения балластной камеры (а), находившейся в нижней части корабля. Источником движения в погруженном состоянии была сила команды, состоявшей из трех человек. Вращение рукоятки (б) передавалось на двухлопастный винт (в), который и обеспечивал лодке поступательное движение. Для движения на поверхности использовался парус (г), крепившийся на складной мачте. Скорость хода на поверхности составляла 5‑7 км/ч, а в погруженном состоянии около 2, 5 км/ч. Вместо вертикального винта Бюшнеля Фултон впервые применил два горизонтальных руля, расположенных сзади корпуса, как и на современных подводных лодках. На борту «Наутилуса» имелся баллон со сжатым воздухом, позволявший находиться под водой в течение нескольких часов. После нескольких предварительных испытаний судно Фултона спустилось по Сене до Гавра, где состоялся его первый выход в море. Испытания прошли удовлетворительно: в течение 5 часов лодка со всем экипажем находилась под водой на глубине 7 м. Неплохими были и другие показатели — расстояние в 450 м лодка преодолела под водой за 7 минут. В августе 1801 года Фултон продемонстрировал боевые возможности своего судна. Для этой цели на рейд был выведен старый бриг. «Наутилус» приблизился к нему под водой и взорвал при помощи мины. Впрочем, дальнейшая судьба «Наутилуса» не оправдала надежд, которые возлагались на него изобретателем. Во время перехода из Гавра в Шербур он был настигнут штормом и затонул. Все попытки Фултона построить новую подводную лодку (он предлагал свой проект не только французам, но и их врагам англичанам) не увенчались успехом. Новый этап в развитии подводного корабля представляла собой подлодка «Подводник» Буржуа и Брюна, построенная в 1860 году. Своими размерами она значительно превосходила все подводные корабли, строившиеся до этого: длина 42, 5 м, ширина — 6 м, высота — 3 м, водоизмещение — 420 т. На этой лодке впервые был установлен мотор, работающий на сжатом воздухе, что позволяло ей в момент атаки развивать скорость около 9 км/ч на поверхности и 7 км/ч под водой. К другим особенностям этого корабля надо отнести его вооружение, более серьезное и практичное, чем у его предшественников. У «Подводника» мина укреплялась на конце стержня длиной в 10 м на носу корабля. Это давало серьезные преимущества, так как позволяло атаковать противника на ходу, что было совершенно невозможно для прежних лодок. Во‑первых, подводному кораблю ввиду его невысокой скорости было трудно подойти под днище атакуемого корабля, а во‑вторых, если бы это и удалось сделать, то за то время, которое необходимо для всплытия пущенной мины, противник успел бы уйти. «Подводник» имел возможность, идя наперерез двигавшемуся кораблю, ударить его в борт миной, подвешенной на конце стержня. От удара мина должна была взорваться. Однако сам «Подводник», находившийся на безопасном расстоянии 10 м, не должен был пострадать. Для погружения своего корабля Буржуа и Брюн применили комбинацию из нескольких способов. Подлодка имела цистерны для балластной воды, вертикальный винт и два горизонтальных руля. На «Подводнике» также впервые была предусмотрена продувка цистерн сжатым воздухом, что значительно уменьшало время всплытия. Впервые подлодки получили применение во время гражданской войны в США 1861‑1865 годов. В это время на вооружении у южан находилось несколько подводных лодок «Давид». Эти лодки, правда, не погружались совершенно под воду — часть рубки выступала над поверхностью моря, но все же они могли скрытно подкрадываться к кораблям северян. Длина «Давида» составляла 20 м, ширина — 3 м. Лодка была оснащена паровым двигателем и рулем погружения, расположенным в передней части корпуса. В феврале 1864 года одна из таких подводных лодок под командованием лейтенанта Диксона пустила на дно корвет северян «Гузатаник», ударив его в борт своей миной. «Гузатаник» стал первой в истории жертвой подводной войны, а подводные лодки перестали после этого быть объектом чистого изобретательства и завоевали себе право на существование наравне с другими военными кораблями. Следующим шагом в истории подводного кораблестроения стали лодки русского изобретателя Джевецкого. Первая модель, созданная им в 1879 году, имела педальный двигатель. Экипаж из четырех человек приводил во вращение винт. От ножного привода работали также водяной и пневматический насосы. Первый из них служил для очищения воздуха внутри судна. С его помощью воздух прогонялся через баллон с едким натрием, поглощавшим углекислый газ. Недостающее количество кислорода пополнялось из запасного баллона. С помощью водяного насоса откачивалась вода из балластных цистерн. Длина лодки была 4 м, ширина — 1, 5 м. Лодка была снабжена перископом — устройством для наблюдения за поверхностью из подводного положения. Перископ простейшей конструкции представляет собой трубу, верхний конец которой выдвигался над поверхностью воды, а нижний находился внутри лодки. В трубе устанавливались два наклонных зеркала: одно у верхнего конца трубки, другое — у нижнего. Лучи света, отражаясь сначала от верхнего зеркала, попадали затем на нижнее и отражались от него в направление к глазу наблюдателя. Вооружение лодки состояло из мины с особыми резиновыми присосками и запалом, воспламенявшимся током от гальванической батареи (мину прикрепляли к днищу стоявшего корабля; затем лодка отплывала, разматывая провод, на безопасное расстояние; в нужный момент цепь замыкалась, и происходил взрыв). На испытаниях лодка показала прекрасную маневренность. Она была первой серийной лодкой, взятой на вооружение русской армией (всего было изготовлено 50 таких лодок). В 1884 году Джевецкий впервые снабдил свою лодку электродвигателем, приводимым в действие от аккумулятора, который обеспечивал лодке движение в течение 10 часов со скоростью около 7 км/ч. Это было важное нововведение. В том же году швед Норденфельд поставил на свою подлодку паровую машину. Перед погружением два котла наполнялись паром под высоким давлением, что позволяло подводному судну плыть четыре часа под водой со скоростью 7, 5 км/ч. Норденфельд также впервые установил на свою лодку торпеды. Торпеда (самодвижущаяся мина) представляла собой подводную лодку в миниатюре. Первая самодвижущаяся мина была создана английским инженером Уайтхедом и его сотрудником австрийцем Люппи. Первые испытания прошли в городе Фиуме в 1864 году. Тогда мина прошла 650 м со скоростью 13 км/ч. Движение осуществлялось за счет пневматического двигателя, к которому поступал сжатый воздух из баллона. В дальнейшем, вплоть до Первой мировой войны конструкция торпед не претерпела больших изменений. Они имели сигарообразную форму. В передней части размещались детонатор и заряд. Далее — резервуар со сжатым воздухом, регулятор, двигатель, винт и руль. Вооруженная торпедами подлодка сделалась исключительно грозным противником для всех надводных судов. Стрельба торпедами происходила с помощью торпедных аппаратов. Торпеда по рельсам подавалась к люку (а). Люк открывался, и торпеда закладывалась внутрь аппарата. После этого открывался наружный люк, и аппарат заполнялся водой. Сжатый воздух подавался из баллона (в) через соединение в ствол аппарата. Затем торпеда с работающим мотором, винтами и рулями выпускалась наружу. Внешний люк закрывался, и вода из него уходила по трубке (с). В последующие годы подводные лодки стали снабжаться бензиновыми двигателями внутреннего сгорания для плавания в надводном положении и электродвигателями (с питанием от аккумулятора) для перемещения под водой. Подводные суда быстро совершенствовались. Они могли стремительно всплывать и исчезать под водой. Это достигалось за счет продуманной конструкции балластных цистерн, которые разделялись теперь по своему назначению на два основных вида: цистерны главного балласта и цистерны вспомогательного балласта. Первые цистерны предназначались для поглощения плавучести подводного корабля при переходе его из надводного положения в подводное (они делились на носовую, кормовую и среднюю). К цистернам вспомогательного балласта относились расположенные в противоположных оконечностях корпуса дифферентные цистерны (носовая и кормовая), уравнительная цистерна и цистерна быстрого погружения. Назначение у каждой из них было особое. С заполнением цистерны быстрого погружения подводная лодка обретала отрицательную плавучесть и стремительно уходила под воду. Дифферентные цистерны служили для выравнивания дифферента, то есть угла наклона корпуса подводного корабля и приведения его на «ровный киль». С их помощью можно было уравновесить нос и корму подлодки, так что корпус ее занимал строго горизонтальное положение. Такой подводный корабль мог легко управляться в подводном положении. Важным событием для подводных кораблей стало изобретение судового дизеля. Дело в том, что плавать под водой с бензиновым мотором было очень опасно. Несмотря на все меры предосторожности, летучие пары бензина скапливались внутри лодки и могли воспламениться от малейшей искры. Вследствие этого довольно часто происходили взрывы, сопровождавшиеся человеческими жертвами. Первая в мире дизельная подводная лодка «Минога» была построена в России. Спроектировал ее Иван Бубнов — главный конструктор на балтийском судостроительном заводе. Проект дизельной лодки был разработан Бубновым в начале 1905 года. В следующем году приступили к строительству. Два дизеля для «Миноги», как уже упоминалось выше, изготовили на заводе Нобеля в Петербурге. Строительство «Миноги» сопровождалось несколькими диверсионными актами (в марте 1908 г. случился пожар в аккумуляторном отсеке, в октябре 1909 г. кто‑то подсыпал наждак в подшипники главных двигателей). Однако найти виновных в этих преступлениях не удалось. Спуск на воду состоялся в 1908 году. Энергетическая установка «Миноги» состояла из двух дизелей, электродвигателя и аккумуляторной батареи. Дизели и электродвигатель были установлены в одну линию и работали на один гребной винт. Все моторы соединялись с гребным валом с помощью разобщительных муфт, так что по желанию капитана вал мог быть подключен к одному‑двум дизелям или электромотору. Один из дизелей мог соединяться с электродвигателем и приводить его во вращение. В этом случае электродвигатель работал как генератор и заряжал аккумуляторы. Батарея состояла из двух групп по 33 аккумулятора в каждой с коридором между ними для технического обслуживания. Длина «Миноги» — 32 м. Скорость в надводном положении — около 20 км/ч, под водой — 8, 5 км/ч. Вооружение — два носовых торпедных аппарата. жүктеу/скачать 8,62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|