Text
                    УДК 62 : 930.8 «—>/«19» '
Техника в ее историческом развитии (70-е годы XIX — начало XX в.).
М.: Наука, 1982. Коллектив авторов.
Предлагаемый читателю труд является продолжением ранее изданной
монографии «Техника в ее историческом развитии. От появления руч-
ных орудий труда до становления техники машинно-фабричного произ-
водства».
В книге, охватывающей период с 70-х годов XIX в. до Великой Октябрь-
ской социалистической революции, представлена эволюция техники в
условиях империализма, показано влияние ее на различные стороны
деятельности людей. Основываясь на учении В. И. Ленина об империа-
лизме, авторы рассмотрели особенности развития техники в этот^пе-
риод.
Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся исто-
рией техники, науки, культуры; она будет полезна преподавателям и
студентам высших и средних учебных заведений.
Ил. 149, табл. 1, библиогр. 683 назв.
Ответственные редакторы:
доктор технических наук
jC. В. ШУХАРДИН],
кандидаты технических наук
Н. К. ЛАМАН, А. С. ФЕДОРОВ
2102000000-110
т 055(02)-82	741"81 ки- 2
© Издательство «Наука», 1982 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ Техническая и промышленная революции конца XVIII — начала XIX в. сформировали машинно-фабричное капиталистическое производ- ство, ставшее господствующим в промышленно развитых странах. К 70-м годам XIX в. производительные силы на базе капиталистического способа производства достигли уровня, которого не знали все предшествующие формации. Но прогрессивное развитие буржуазного общества не могло длиться непрерывно, так как капиталистический строй полон глубочай- ших социальных противоречий. В 1848 г. К. Маркс и Ф. Энгельс писали: «Вот уже несколько десятилетий история промышленности и торговли представляет собой лишь историю возмущения современных производи- тельных сил против современных производственных отношений, против тех отношений собственности, которые являются условием существования буржуазии и ее господства» *. Острейшие антагонистические противоре- чия, свойственные капитализму, сказались на характере и особенностях развития техники. В конце XIX — начале XX в., когда свободная кон- куренция стала заменяться господством монополий, капитализм вступил в новую стадию, характеризующуюся упадком и застоем. Предлагаемая читателям книга посвящена истории техники именно этого периода капитализма (с 70-х годов XIX в. до Великой Октябрьской социалистической революции). Она является продолжением ранее издан- ного труда, в котором был показан процесс развития техники с древней- ших времен до 70-х годов XIX в.1 2 Основываясь на теоретических и методологических положениях и вы- водах основоположников марксизма-ленинизма о роли техники в истории общества, авторы попытались показать по возможности полную и целостную картину развития техники в условиях становления империализма, рас- крыть закономерности и тенденции технического прогресса, а также про- следить его социальные последствия. Марксистская концепция техники, развитая В. И. Лениным в его произведениях, посвященных периоду монополистического капитализма, позволяет научно объяснить технические и экономические сдвиги конца XIX — начала XX в. В ленинском труде «Империализм, как высшая стадия капитализма» разработана теория империализма, сформулированы пять основных признаков империализма, что дает возможность выявить черты и особенности развития техники рассматриваемого периода. Поэто- му во введении на основе ленинских теоретических положений рассмотре- 1 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 4, с. 429. 2 Техника в ее историческом развитии. От появления ручных орудий труда до станов- ления техники машинно-фабричного производства. М.: Наука, 1979. 3
Предисловие яы особенности технического прогресса при империализме, показаны ос- новные направления технического развития и экономические причины, порождающие его искусственное торможение при империализме, рассмот- рены условия, воздействующие на процессы изобретения новой техники и обобществления изобретательской деятельности, вскрыта сущность си- стем тейлоризма и фордизма, направленных на порабощение человека техникой, обращено внимание на одностороннее и неравномерное развитие техники в этот период. Среди основных направлений технического прогресса в книге освеще- ны: развитие системы машин как основы машинно-фабричного капитали- стического производства; качественные сдвиги в энергетике, которые в результате кризиса паровой техники привели к бурному развитию элект- роэнергетики; революционные изменения в металлургии, химической тех- нологии, технике строительного дела, средствах связи и массовой инфор- мации; возникновение новых отраслей техники и видов транспорта. Кроме того, отражен технический прогресс в военном деле, достигший в период империализма гигантских размеров под влиянием милитаризации, свя- занной с подготовкой передела мира между крупнейшими империалисти- ческими державами. Особенностью развития техники этого периода является то, что капи- талистическое машинно-фабричное производство расширило использова- ние достижений естественных наук. Это ускорило процесс превращения науки в непосредственную производительную силу. Поэтому в книге вскрыты новые связи науки с техникой и производством, проанализиро- вана «новейшая революция в естествознании», которая началась на рубе- же XIX—XX вв. В заключительной главе показана роль техники в процессе неравномер- ности развития стран при империализме и раскрыто ленинское положение о том, что в недрах империализма созревают необходимые материально- технические условия для перехода к социализму. Первая мировая война ускорила перерастание монополистического капитализма в государствен- но-монополистический капитализм. Великая Октябрьская социалистическая революция, совершившаяся в России в 1917 г., положила начало новой эре в истории человечества. С этого времени техника развивалась в условиях строительства соци- ализма в нашей стране и в условиях общего кризиса капитализма в дру- гих странах. Книга написана на основе большого числа источников. Среди них особое место занимают труды основоположников марксизма-ле- нинизма, а также фундаментальные историк о-технические исследования советских и иностранных ученых, посвященные истории техники веду- щих отраслей материального производства, технологических процессов и разнообразных технических средств. Широко использованы работы по истории техники и специальным научно-техническим проблемам, опуб- ликованные в конце XIX — начале XX в. и позволяющие воссоздать об- щую картину научно-технического прогресса в рассматриваемый период. 4
Предисловие Книгу написал коллектив авторов: предисловие и введение — докт. техн. наук. |С. В. Шухардин ; гл. I — канд. техн, наук А. А. Пархоменко; гл. II и III — канд. техн, наук [Л. Г. Давыдова); гл. IV: п. 1 — канд. техн, наук А. П. Ратькина, п. 2, 3 — Н. Л. Чичерова; гл. V — канд. техн, наук А. С. Федоров; гл. VI — канд. техн, наук Н. К. Ламан; гл. VII — канд. экон, наук Ю. К. Милонов; гл. VIII: п. 1—4 — докт. техн, наук |С. В. Шухардин и канд. техн, наук Н. К. Ламан; н. 5 — канд. экон, наук |Ю. К. Милонов; п. 6 — канд. техн, наук Н. К. Ламан; гл. lx.- п. 1—5 — канд. техн, наук И. Н. Бубнов; п. 6 — канд. техн, наук Ю. Б. Татаринов; гл. X: п. 1 — канд. техн, наук А. В. Яроцкий; п. 2 — докт. техн, наук В. Н. Рогинский и канд. техн, наук А. В. Яроцкий; и. 3 — канд. техн, наук В. М. Родионов; гл. XI: п. 1 — канд. техн, наук В. Л. Гвоздецкий, п. 2, 3 — канд. техн, наук В. А. Гуриков; гл. XII: п. 1, 3, 4 — канд. техн, наук В. А. Гуриков, п. 2, 6 — канд. техн, наук 3. К. Соколовская, и. 5 — канд. физ.-мат. наук Л. Е. Майстров; гл. XIII— канд. техн, наук Ю. Б. Татаринов; гл. XIV — канд. техн, наук И. Н. Буб- нов; гл. XV — академик Б. М. Кедров; гл. XVI — докт. техн, наук А. А. Кузин. В подготовке книги к изданию принимали участие Н. Л. Чичерова и канд. техн, наук В. А. Гуриков. Научно-вспомогательную работу выполнили: Т. Д. Разумова, В. Ф. Бли- нова, С. С. Илизаров, В. Л. Гвоздецкий.
ВВЕДЕНИЕ В. И. Ленин в статье «Система Тейлора — порабощение человека ма- шиной», опубликованной в 1914 г., писал, что «капитализм ни на минуту не может стоять на месте. Он должен идти вперед и вперед. Конкуренция, особенно обостряющаяся в эпохи кризиса, подобные нашей, заставляет изобретать все новые средства для удешевления производства. А господ- ство капитала превращает все такие средства в орудия дальнейшего угнете- ния рабочего» Г Чтобы понять процессы и явления, протекающие в об- ществе, необходимо подходить к ним с конкретно-исторической оценкой. Поэтому В. И. Ленин уделял большое внимание исследованию изменений форм капитализма новейшего времени, вступившего в высшую и послед- нюю стадию — империализм. Во многих своих работах он отмечал те изменения, которые наблюдались в развитии капитализма в период после исследований К. Маркса, обобщенных им в «Капитале». Гениальный труд В. И. Ленина «Империализм, как высшая стадия капитализма», а также другие его работы по империализму являются блестящим образцом применения метода диалектического материализма к анализу сложнейших общественных явлений, протекавших во все- мирном капиталистическом хозяйстве в начале XX в. В. И. Ленин, опи- раясь на открытые К, Марксом и Ф. Энгельсом законы возникновения, развития и упадка капитализма, дал конкретно-историческую оценку ста- дии империализма, раскрыл значение прогресса техники в развитии ка- питалистического общества этого периода. Империализм возник в результате того, что капитализм вступил в свою высшую и последнюю стадию развития. Время наступления импе- риализма нельзя, конечно, относить к какому-нибудь строго определен- ному году или десятилетию, однако «для Европы можно установить до- вольно точно время окончательной смены старого капитализма новым: это именно — начало XX века» 1 2. В. И. Ленин дал глубокий научный анализ экономической и полити- ческой сущности империализма как высшей и последней стадии в развитии капитализма, являющейся кануном революции пролетариата. Он вскрыл характерные признаки империализма: 1) концентрацию производства и капитала, приведшую к созданию монополий; 2) слияние банковского ка- питала с промышленным, в результате чего произошло создание «финан- сового капитала», финансовой олигархии; 3) вывоз капитала, который при- обрел особо важное значение; 4) образование международных монополисти- ческих союзов капиталистов, разделивших мир на сферы влияния; 5) территориальный раздел земли между крупнейшими капиталистически- ми державами 3. В. И. Ленин, разрабатывая теорию империализма, исследовал многие актуальные вопросы, связанные с особенностью изучаемого им периода. Кроме основного труда «Империализм, как высшая стадия капитализма», 1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 24, с. 369. ” Там же, т. 27, с. 315. 3 Там же, с. 386—387. в
Введение он написал много работ, содержащих важнейшие теоретические и методо- логические положения, которые позволяют понять характерные черты и закономерности развития техники с 70-х годов XIX в. до начала XX в. К началу XX в. главные отрасли промышленности, транспорт, банки крупнейших капиталистических стран оказались в основном в руках мо- нополий, которые получили неограниченные возможности для влияния на развитие техники всего общественного производства. Монополии, с од- ной стороны, стимулировали развитие техники в таких размерах, которых не знало ни одно из предыдущих поколений, с другой — имели эко- номические возможности тормозить технический прогресс. Эти две тен- денции в развитии общества вызывали обострение всех противоречий ка- питализма, привели к усилению эксплуатации трудящихся. Возможности ускоренного развития техники заключаются в чрезвы- чайно высокой концентрации производства на монополистических пред- приятиях. Как говорил В. II. Ленин, «техническая концентрация прогрес- сивна в технике; финансовая может укреплять и укрепляет всесилие мо- нопольного капитала при отсталой технике...» 4. Сосредоточивая в своих руках научные кадры, исследовательские лаборатории и институты, об- ладая большими материальными средствами, монополии получают широ- кие возможности для использования в производстве достижений науки и техники. Для империализма характерна конкуренция монополий. Погоня за монопольными прибылями побуждает вводить технические усовершен- ствования, которые ведут к снижению издержек производства и служат серьезным орудием в конкурентной борьбе. Поэтому капиталисты вынуж- дены внедрять в производство технические усовершенствования, новейшие изобретения и научные открытия, т. е. способствовать развитию произво- дительных сил. Однако достижения науки и техники они используют иск- лючительно в своих интересах, добиваясь сверхвысоких прибылей. Тенденция ускоренного развития проявляется прежде всего в образо- вании и становлении новых отраслей техники, или, по словам В. И. Ле- нина, «модных» отраслей промышленности. Они еще не играли в то время большой роли в жизни общества, однако их появление свидетельствовало о высоком уровне всей техники в совокупности. Двигатели внутреннего сгорания, самолет, телефон, радио, кинематограф и другие достижения конца XIX — начала XX в.— элементы будущего уклада техники. Монополии несут в себе тенденцию к искусственному торможению развития техники, к застою технического прогресса. В. И. Ленин отме- чает, что всякая монополия неизбежно порождает стремленйе к застою и загниванию. «Поскольку устанавливаются,— пишет он,— хотя бы на время, монопольные цены, постольку исчезают до известной степени по- будительные причины к техническому, а следовательно, и ко всякому Другому прогрессу, движению вперед; постольку является далее эконо- мическая возможность искусственно задерживать технический прогресс» 5. В. И. Ленин приводит пример с изобретением американцем Оуэнсом бу- тылочной машины, использование которой должно было коренным обра- зом усовершенствовать технологию изготовления бутылки. Однако не- мецкий картель бутылочных фабрикантов, увидев в этом изобретении 4 Там же, т. 28, с. 171. 5 Там же, т. 27, с. 397. 7
Введение большую опасность в снижении монопольных цен, поспешил приобрести патенты и задержал их использование. Вместе с тем монополии не могут бесконечно тормозить технический прогресс, так как действие конкуренции, необходимость снижения издер- жек производства и повышения прибылей требуют применения техничес- ких усовершенствований. Кроме того, монополии других стран могут использовать идеи, заложенные в купленном патенте (так называемые об- ходные патенты). В случае с изобретением Оуэнса так и было. Бутылочные машины все же получили распространение. Больше того, в США был об- разован концерн «Либби—Оуэнс—Форд гласе К0». Этот концерн вместе с другими концернами «Питсбург плейт гласе К0» вскоре захватил пол- ностью все производство стекла в Америке и стал контролировать анало- гичные производства и во многих странах Европы. Эти два концерна имели в своем распоряжении 95% всех производств полированного стекла. Чтобы получить возможность учитывать все новейшие изобретения и определенным образом влиять на изобретательскую мысль, во многих монопольных объединениях образуют бюро по патентам, на которые воз- лагается обязанность выявлять, оценивать и скупать те патенты на изо- бретения, которые могут быть опасными для монополий. В это же время возникают так называемые патенты-пугала, призванные дезориентировать конкурентов. Это способствовало расширению тенденции к техническому застою, которая все больше и больше стала проявляться в период импе- риализма. В. И. Ленин указывал, что «тенденция к застою и загниванию, свойственная монополии, продолжает в свою очередь действовать, и в от- дельных отраслях промышленности, в отдельных странах, на известные промежутки времени она берет верх» ®. Одной из характерных особенностей технического прогресса при им- периализме является обобществление изобретательской деятельности. Поскольку концентрация ведет к монополии, постольку получается, как говорил В. И. Ленин, «гигантский прогресс обобществления производства. В частности обобществляется и процесс технических изобретений и усо- вершенствований» 7. Это проявляется прежде всего в создании лаборато- рий и институтов, которые призваны разрабатывать технические изобрете- ния, обеспечивать внедрение новой техники в монополизированные произ- водства. В. И. Ленин приводит пример с табачным трестом, который создал в 1906 г. два специальных общества для скупки всех патентов, имеющих какое-либо отношение к переработке табака, и для производства опы- тов над всеми изобретениями, связанными с изготовлением папирос, си- гарет, нюхательного табака и др. Эти общества занимались также усо- вершенствованием изобретений, для чего имелись так называемые «инже- неры для развития техники». Такие специальные бюро, лаборатории, институты начинают созда- ваться почти во всех трестах, картелях и концернах. В. И. Ленин говорит о стальном тресте, где инженерам и рабочим, занятым изобретательской деятельностью, выдавали большие суммы в виде премий за изобретения и усовершенствования. Он указывал, что так же было организовано дело технических улучшений в германской крупной промышленности, в част- ности в химической, которая развивалась особенно быстрыми темпами. • Там |же, с. 397. ’ Там же, с. 320. 8
Введение Родоначальником настоящей «изобретательской индустрии» по пра- ву считается американский изобретатель Т. А. Эдисон, создавший целую систему, которая привела к поразительным для своего времени результа- там. Им, начиная с 1876 г., были построены лаборатории в Менло-Парке (примерно в 40 км от Нью-Йорка), где работали сотрудники и коллеги Эдисона, выполняя замыслы своего патрона. Ежегодно в его лаборатории делали не менее 40 крупных изобретений. В 1887 г. лаборатории Эдисона были переведены в г. Вест-Орендж (штат Нью-Джерси), где они были пре- вращены в крупный научно-исследовательский центр. Техническая концентрация производства, образование научно-иссле- довательских институтов, задачей которых стала разработка новой техни- ки и новейшей технологии, выдвинули проблему научной организации труда на предприятиях. Капиталистическая система организации труда возникла в начале XX в. Она была создана благодаря работам аме- риканского изобретателя Ф. Тейлора. По его словам, эта система ста- вила целью получение «максимальной прибыли для предпринимателей». В 1903 г. вышла книга Ф. Тейлора «Управление производством», в которой он предложил методы и приемы, направленные на интенсификацию труда путем уплотнения рабочего дня, более рационального использования средств производства и орудий труда. В 1911 г. он издал вторую книгу, посвященную научной организации производства. Научная организация труда при капитализме получила название тей- лоризма. В. И. Ленин назвал систему Тейлора «научной» системой выжи- мания пота, или системой порабощения человека машиной. В. И. Ленин внимательно изучал новейшую литературу, посвященную капиталистичес- кой организации труда. Он подробно проконспектировал книги Ф. Тейло- ра, изучил ряд других работ по этой системе, в том числе книгу инженера Р. Зейберта «Из практики системы Тейлора», статью Ф. Джилбрета «Изу- чение движения с точки зрения прироста национального богатства» и др. В. И. Ленин написал две статьи: «„Научная" система выжимания пота» (1913 г.) и «Система Тейлора — порабощение человека машиной» (1914 г.), в которых дает оценку системе, предложенной и широко примененной ин- женером Ф. Тейлором. Он вскрывает сущность этой системы, которая за- ключается в том, чтобы из рабочего при капитализме выжать больше труда в течение рабочего дня, заставить его вчетверо интенсивнее работать. В. И. Ленин указывал, что система Тейлора является последним словом капитализма и «соединяет в себе утонченное зверство буржуазной эксплуа- тации и ряд богатейших научных завоеваний в деле анализа механических движений при труде, изгнания лишних и неловких движений, выработки правильнейших приемов работы, введения наилучших систем учета и контроля и т. д.» 8 Система Тейлора получила широкое распространение во многих капи- талистических странах и использовалась как сильнейшее средство эксплуа- тации трудящихся. Она нашла свое дальнейшее развитие на предприятиях крупнейшей американской монополии «Ford Motor». Основатель этих авто- мобильных предприятий Г. Форд, стремясь получить наибольшую при- бавочную стоимость, вводил на своих заводах капиталистическую рацио- нализацию, направленную на максимальное повышение интенсивности 8 Там же, т. 36, с. 189—190. 9
Введение и производительности труда рабочих. В этих целях была предложена но- вая техническая система, основанная на использовании конвейеров, стан- дартизации деталей и узлов машин, типизации производственных процес- сов. Главным принципом такой системы стали наибольшая эффективность использования времени машин и сокращение времени на выполнение каж- дой операции рабочим. Фордизм, так же как и тейлоризм, с одной стороны, предусматривал научные и технические достижения, способствовавшие повышению произ- водительности труда, но, с другой стороны, содержал демагогические ут- верждения о якобы общих интересах предпринимателей и рабочих. Эта система приводит к притуплению физических и умственных способностей рабочих, к возможности широкого использования неквалифицированных рабочих, женского труда. В результате применения систем Форда и Тей- лора возрастает безработица и повышается эксплуатация трудящихся. Характерные особенности техники при империализме В. И. Ленин блестяще раскрыл в статье «Одна из великих побед техники», которая бы- ла опубликована в 1913 г. Известно, что еще в 1888 г. Д. И. Менделеев в работе «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца» высказал идею о возможности подземной газификации углей, т. е. эксплуатации место- рождений угля путем превращения его под землей, на месте залегания, в газ, который затем по буровым скважинам поднимают на поверхность и используют для самых разнообразных целей. В 1912 г. аналогичную идею развил английский химик В. Рамзай, начавший в 1913 г. переговоры с ря- дом фирм о практическом осуществлении подземной газификации углей (опыты не были начаты из-за империалистической войны). В. И. Ленин, ознакомившись со статьей В. Рамзая, писал: «Одна из великих задач со- временной техники близится, таким образом, к разрешению. Переворот, который вызовет ее решение, громаден» 9. В. И. Ленин видел в этом изобретении не простое улучшение методов эксплуатации угольных месторождений, а принципиальное решение слож- нейшей проблемы перевода всего народного хозяйства на широкое исполь- зование газа, который позволит вдвое увеличить «долю энергии, заклю- чающейся в каменном угле», и сократить стоимость электроэнергии «до одной пятой, а может быть даже до одной девятой». Это привело бы к ко- лоссальной экономии труда, к разработке малоценных и труднодоступных месторождений угля и т. п. Однако последствия этого технического до- стижения, как указывал В. И. Ленин, будут совершенно разными при капитализме и социализме. В. II. Ленин, давая замечательный социальный прогноз, писал: «При капитализме „освобождение" труда миллионов горнорабочих, занятых добыванием угля, породит неизбежно массовую безработицу, громадный рост нищеты, ухудшение положения рабочих. А прибыль от великого изо- бретения положат себе в карман Морганы, Рокфеллеры, Рябушинские, Морозовы — с их свитой адвокатов, директоров, профессоров и прочих лакеев капитала. При социализме применение способа Рамсея, „освобождая" труд мил- лионов горнорабочих и т. д., позволит сразу сократить для всех рабочий день с 8 часов, к примеру, до 7, а то и меньше. „Электрификация" всех * Там же, т. 23, с. 93. 10
Введение фабрик и железных дорог сделает условия труда более гигиеничными, избавит миллионы рабочих от дыма, пыли и грязи, ускорит превращение грязных отвратительных мастерских в чистые, светлые, достойные чело- века лаборатории. Электрическое освещение и электрическое отопление каждого дома избавят миллионы „домашних рабынь" от необходимости убивать три четверти жизни в смрадной кухне» 10 11. II далее В. И. Ленин делает поразительно глубокий теоретический вывод: «Техника капитализма с каждым днем все более и более пере- растает те общественные условия, которые осуждают трудящихся на наемное рабство» и. Этот вывод он сделал в результате анализа не только изобретения подземной газификации угля, но и бесчисленных других до- стижений технического прогресса начала XX в. В качестве примера Ленин приводит систему Тейлора, которая «без ведома и против воли ее авторов — подготовляет то время, когда пролетариат возьмет в свои руки все обще- ственное производство» 12. Существенной особенностью развития техники при империализме является то, что неизмеримо возрастает роль военной техники, а также ее влияние на все производство в целом. К концу XIX в. был закончен раздел мира между монополистическими союзами капиталистов. Встал вопрос о переделе мира. Началась неслыханная гонка вооружений, а сле- довательно, бурное развитие всех отраслей военной техники. Появились наиболее крупные изобретения, направленные на усовершенствование средств массового уничтожения людей и материальных ценностей, соз- данных человечеством на протяжении веков. При таком одностороннем развитии техники смерти и разрушения извращается сама цель техничес- кого прогресса, состоящая во всемерном облегчении человеческого тру- да, в стремлении заставить природу, ее силы служить человеку. В. И. Ленин в статье «Вооружение и капитализм», опубликованной в газете «Правда» 21 мая 1913 г., писал: «Вооружения считаются нацио- нальным делом, патриотическим делом; предполагается, что все строго оберегают тайну. А судостроительные и пушечные, динамитные и ружей- ные фабрики и заводы представляют из себя международные предприятия, в которых капиталисты разных стран дружно надувают и обдирают, как липку, „публику" разных стран, строя суда или пушки одинаково для Англии против Италии, для Италии против Англии. Хитрая капиталистическая механика! Цивилизация, порядок, куль- тура, мир — и грабеж сотен миллионов рублей дельцами и аферистами капитала судостроительного, динамитного и пр.!» 13 Это подтверждается фактами, связанными с деятельностью различных монополистических объединений, орудовавших как в странах Антанты, так и в странах Германского блока. Достаточно, например, указать на об- разование в России перед самой первой мировой войной «Общества рус- ских судостроительных заводов», в которое входили некоторые немецкие фирмы. Это была монополия, определявшая цены на заказы и гнавшаяся за сверхвысокими прибылями. Этот монополистический синдикат ставил условием получение 100% прибыли. 10 Там же, с. 94—95. 11 Там же, с. 95. 12 Там же, т. 24, с. 371. 13 Там же, т. 23, с. 175—176. 11
Введение Техника при капитализме, так же как и сам способ производства, раз- вивается вообще неравномерно: в отдельных странах, в отдельных отрас- лях промышленности она может и превышать средний уровень развития и, наоборот, далеко отставать от него. Это было свойственно и предшествую- щей, домонополистической стадии капитализма, однако особенно сильно неравномерность развития техники стала проявляться именно в условиях монополистического капитализма. Монополии обусловили противоречи- вый характер технического прогресса, его направленный «лихорадочный» темп роста, его односторонность, «однобокость». В этот период целые на- роды искусственно лишаются всякой возможности развивать у себя в стра- не технику, свое промышленное производство. На такую участь империа- лизм обрекает все колониальные и зависимые страны, в которых прожи- вают миллионы людей. Таким образом, благами технического прогресса при империализме фактически пользуется лишь ограниченное количество людей из так называемых «цивилизованных» наций. Сама природа капитализма, которому присущи антагонистические про- тиворечия, порождает цикличный характер воспроизводства. Цикл вос- производства прерывается экономическими кризисами перепроизводства. Начиная с 1825 г., когда разразился первый общий кризис перепроизвод- ства, экономические катастрофы стали неизбежными. Этому способство- вало установление и развитие крупного капиталистического машинно- фабричного производства. Для того чтобы выйти из кризиса, т. е. приспособить размеры произ- водства к платежеспособному спросу, капиталисты вынуждены прибегать к разрушению производительных сил, недоиспользованию имеющихся производственных мощностей и рабочей силы. Стремясь уменьшить издерж- ки производства, капиталисты используют все средства для усиления экс- плуатации трудящихся и применяют более совершенные технику и тех - нологию. Потери производительных сил наглядно видны, например, на резуль- татах мирового экономического кризиса 1857 г., охватившего капитали- стические страны Европы и Америки. За время кризиса, т. е. примерно за 1,5 года, в США выплавка чугуна сократилась на 20%, потребление хлоп ка на 27%. В Англии объем судостроительной промышленности упал на 26%. Потребление чугуна в Германии уменьшилось на 25%, во Франции стали производить на 13% меньше чугуна и на столько же меньше потреблять хлопка. В России бумаготкацкое производство сократилось на 15%, шерстеткацкое—на 11%, а выплавка чугуна снизилась на 17%. Одним из мощных мировых экономических кризисов, который потряс капиталистические страны в XIX в., был кризис 1873 г. Начавшись в Ав- стрии и Германии, он захватил и другие европейские страны, а также США. В 1878 г. кризисное состояние стала испытывать и экономика Англии. Этот кризис был в известной мере вызван франко-прусской войной и Па- рижской коммуной 1871 г. В эпоху империализма изменились формы, по- следовательность, картина отдельных кризисов. Но они по-прежнему ос- тались неизбежной составной частью капиталистического общества. Экономические кризисы оказывали в этот период огромное влияние на раз- витие техники. С одной стороны, они приводили к разрушению произво- дительных сил, а значит, и к уничтожению техники, с другой — вызывали необходимость применения новой техники. Новейшие изобретения глав- 12
Введение ным образом применяли в таких отраслях промышленности, как электро- техническая, химическая, цветная металлургия, нефтеперерабатывающая, а затем автомобильная и авиационная. Образование и развитие этих новых областей промышленности происходит прежде всего в таких странах, как Германия и США, которые вскоре обогнали Англию и Францию, первыми вступившими на путь капиталистического развития. Особенностью технического развития различных отраслей экономики стран, в которых начал складываться империализм, было создание и ши- рокое распространение развитой системы машин, приводимых в действие электрическим двигателем. Это вызвало коренное перевооружение не только машиностроения, но и всей экономики. Ускоренное производство средств производства потребовало изменения сырьевой базы крупной ин- дустрии, что привело к изменению структуры горной промышленности и к применению новой техники в горном деле и металлургии. Успехи химии и рост химической промышленности положили начало использова- нию принципиально новых сырьевых ресурсов и открыли пути перехода к новой технологии. В последней четверти XIX в. и в первые десятилетия XX в. большие изменения произошли в строительном деле, транспорте и связи. Милита- ристский характер империализма породил гонку вооружения, развитие военной техники. В рассматриваемый период процесс, начавшийся еще при домонополис- тическом капитализме и связанный с превращением науки в непосред- ственную производительную силу, значительно ускорился. Достижения естественных наук стали основой технического перевооружения промыш- ленности. Усилилось формирование и развитие технических наук. Рубеж XIX и XX вв. охарактеризовался крупнейшими открытиями в естественных науках, прежде всего в физике, что привело к «новейшей революции в естествознании». Разобраться в новых явлениях и объяснить их можно было лишь на основе мировоззрения диалектического материа- лизма. Однако подавляющее большинство ученых того времени стояло на позициях идеализма. Причины так называемого «кризиса в физике» были раскрыты В. И. Лениным в труде «Материализм и эмпириокритицизм». Важнейшей особенностью рассматриваемого периода является то, что зародившийся в первой половине XIX в. марксизм получил широкое рас- пространение в рабочем классе. Теория научного коммунизма, разра- ботанная К. Марксом и Ф. Энгельсом, впервые была подтверждена прак- тически в результате первой пролетарской революции — Парижской ком- муны 1871 г. И хотя эта революция окончилась поражением, но «дело Коммуны,— по словам В. И. Ленина,— это дело социальной революции, дело полного политического и экономического освобождения трудящихся, это дело всесветного пролетариата. И в этом смысле оно бессмертно» и. К. Маркс и Ф. Энгельс руководили борьбой пролетариата и разраба- тывали революционную теорию в период домонополистического капита- лизма. В период империализма, когда противоречия капитализма дошли До крайних пределов, а пролетарская революция стала вопросом непос- редственной практики, знамя революционного марксизма высоко поднял и понес дальше вождь российского и международного пролетариата В. И. Ленин. 11 Там же, т. 20, с. 222. 13
Глава I РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ МАШИН 1. УСЛОВИЯ И СТИМУЛЫ РАЗВИТИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Формирование и развитие крупного машинного производства в послед- ней трети XIX — начале XX в. в значительной степени определялось воз- растающими требованиями транспорта, строительства, военной техники, горного дела, металлургии. Для этих сфер производства в эпоху империа- лизма характерен громадный рост, который, в свою очередь, стимулирует технический прогресс капиталистической промышленности в целом и в особенности развитие машинной индустрии. Интенсивно растет в этот период мировая транспортная сеть. Являясь главным потребителем металла, угля, транспорт стимулировал рост гор- нодобывающей и топливной промышленности, металлургии и особенно таких отраслей машинной индустрии, как производство паровозов, паро- ходов, вагонов, специальных железнодорожных машин и оборудования, средств механизации для складов, портов и т. п. [1]. В рассматриваемый период идет интенсивное качественное обновление средств транспорта. На железных дорогах появляются мощные локомо- тивы системы «компаунд», ставшие прообразом многих машин этого типа: дуплекс-компаунд, «Тектоник», «Грейт-Бритен» и др. Намного увеличились основные технико-экономические параметры локомотивов. Со времени применения первых паровозов их скорость возросла за 70 лет в 5 раз, мощность в 100 раз, сила тяги — в 30 раз [1]. Развивается вагоностроение. Создаются новые типы вагонов, совершенствуются конструкции кузова, рессорных подвешиваний, буферных устройств, начинают широко ис- пользоваться пневматические тормоза. Появляются специальные вагоны для перевозки тяжелых машин и заводского оборудования, металличес- кие вагоны для сыпучих продуктов, цистерны для наливных грузов. Крупные технические сдвиги происходят и в водном транспорте.Уве- личиваются размеры и водоизмещение кораблей, повышаются их скорост- ные характеристики и надежность. Водный транспорт, особенно военно- морской флот, стимулирует развитие паровых машин, использование па- ровых турбин [2]. Небывалый подъем испытывает в этот период строительная индустрия, развивающаяся в соответствии с запросами промышленности, транспорта, мировой торговли, военного дела. Интенсивное строительство заводов, фабрик, железных дорог, вокзалов, портов, каналов, военных сооружений потребовало создания строительной техники, различных типов дорожных, земляных, строительных машин: экскаваторов, специальных подъемных машин, главным образом кранов различной конструкции и назначения. Появляются мостовые краны для заводских цехов, железнодорожные и портальные краны. Для перемещения массовых сыпучих и штучных гру- 14
Глава I. Развитие системы машин зов получают применение ленточные, пластинчатые, качающиеся кон- вейеры. С развитием машинной индустрии появились важнейшие технические нововведения в военном деле, которые впоследствии были использованы в мировой войне 1914—1918 гг. В свою очередь высокоразвитая военная техника капиталистических государств служила одним из сильнейших стимулов для развития промышленного производства в целом, особенна военного машиностроения, станкостроения, двигателестроения, электро- техники, приборостроения и т. д. [3, 4]. Создание машин нового типа повлекло необходимость качественного, развития металлургии и горного дела. В свою очередь потребности горной, промышленности, необходимость резкого увеличения добычи полезных ископаемых обусловили интенсивные изыскания в области механизации, горных работ, привели к созданию врубовых машин, буровых станков, перфораторов, мощных подъемных машин и т. д. Увеличение числа заводов и фабрик, рост городов и городского на- селения намного расширили внутренний рынок и увеличили спрос на про- дукты питания и сельскохозяйственное сырье, необходимое для обраба- тывающей промышленности. Это создало необходимые предпосылки для развития сельского хозяйства, появления в этой области производства новой сельскохозяйственной техники, машин и оборудования для различ- ных процессов земледелия и животноводства. Резко возрастает потреб- ность в техническом оснащении отраслей промышленности, перерабаты- вающих продукты сельского хозяйства: масложировой, мукомольной, сахарной, мясной, молочной, винно-водочной, табачной. Непрерывно возраставший спрос различных отраслей производства на машины создавал объективные стимулы и благоприятные предпосылки для бурного развития машиностроения. Но чтобы удовлетворить запросы развивавшейся промышленности, транспорта, военной техники, сельского, хозяйства, машиностроение должно было вырасти качественно и количе- ственно, превратиться в крупнейшую отрасль промышленного производ- ства. Рассматриваемый период характеризовался прогрессом в области паровой энергетики, созданием более мощных паровых машин и. что осо- бенно примечательно, появлением и бурным развитием электрического двигателя, ставшего основой машинного производства. Внедрение элект- рического привода позволило разработать многие типы металлорежущих станков, перейти к их широкому выпуску, обеспечить изготовление слож- ных энергетических, транспортных, горных, металлургических, сельско- хозяйственных машин, изделий и оборудования для коммунальной и бы- товой техники. Эти факторы и определяли характер развития машино- строения в последней трети XIX — начале XX в. 2 ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ МАШИН В период с 70-х годов XIX в. до начала первой мировой войны объем продукции машиностроительной промышленности вырос в 5,5 раза [5]. Наибольшая часть предприятий машиностроения была сконцентрирована в Англии, США и Германии, которые производили около 85% всей миро- вой машиностроительной продукции. Медленнее развивалось машино- строение во Франции, России, Австро-Венгрии, Италии. 15
Глава I. Развитие системы машин Механосборочный цех военного машиностроительного завода (г. Бохум, Германия, начало XX в.) По характеру выпускаемой продукции предприятия машиностроения этого периода можно разделить на две основные группы. К первой отно- сились заводы, которые сосредоточивались на производстве машин какого- либо одного назначения. Это были главным образом предприятия, вы- пускавшие изделия, спрос на которые был очень велик: паровые машины и котлы, текстильные машины, металлообрабатывающие станки. Другую группу предприятий составляли заводы по производству машин и изделий разнообразного назначения. Эти универсальные машиностроительные предприятия наряду с паровыми и текстильными машинами выпускали и другое специализированное оборудование, например изделия для тран- спорта, горной промышленности, всякого рода механические приборы и т. п. Рост выпуска машин, укрупнение фабрик и заводов сопровождались все большей специализацией производства. «Для того, чтобы повысилась производительность человеческого труда, направленного, например, на изготовление какой-нибудь частички всего продукта, необходимо,— от- мечал В. И. Ленин,— чтобы производство этой частички специализирова- лось, стало особым производством, имеющим дело с массовым продуктом и потому допускающим (и вызывающим) применение машин и т. п.» Ч Специализация позволяла значительно совершенствовать технику, тех- Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 1, с. 95. 16
Глава I. Развитие системы машин нологию и организацию производства и в конечном счете намного увели- чивать выпуск машин и оборудования. На машиностроительных предприя- тиях узкоспециализированными становились участки, цеха, целые заводы. Осуществлялся постепенный переход от индивидуального к мелкосерий- ному. затем к серийному, крупносерийному и массовому производству. Укрупнение и специализация предприятий, в свою очередь, вызывают все большую специализацию металлообрабатывающего оборудования. На узкоспециализированных станках обрабатывали одну деталь или вы- полняли только одну производственную операцию. Такое сужение функ- ций станка при значительном росте его производительности создавало но- вые возможности для массового выпуска продукции, а также для после- дующей автоматизации самого процесса производства. Развитие металлообработки шло под знаком повышения качества и ра- бочей скорости станков. Увеличение скоростей резания металла дости- галось переходом от резцов из углеродистой стали к резцам из легирован- ной стали, затем начали применять резцы из особых сверхтвердых спла- вов. Совершенствование режущих инструментов, экспериментальные и теоретические исследования процессов металлообработки, новые изобрете- ния в этой области способствовали значительному улучшению конструк- ций станков, росту их мощности. Это заставляло совершенствовать при- вод станков и способы управления ими. Все более острой становится проблема двигателя в машиностроитель- ной промышленности. Паровая машина, долгие годы господствовавшая в машиностроении, все больше ограничивала дальнейшее развитие машин- ного производства. Паровой привод был громоздким, немобильным, созда- вал большие трудности для передачи и распределения энергии по отдель- ным рабочим машинам. К тому же источники топлива по мере истощения местных ресурсов все более удалялись от мест потребления, что неизбеж- но удорожало эксплуатацию паровых машин. Выход из положения мог быть найден только в создании новой энерге- тической базы машинного производства. Такой базой явилась электро- энергетика, широкое использование электрической энергии и электричес- кого привода в машиностроении. Электродвигатель коренным образом изменил процесс приведения в движение рабочих машин, сделал привод машин надежным, удобным и экономичным. Исчезали громоздкие транс- миссии в цехах заводов, намного уменьшались потери энергии в проме- жуточных передачах, значительно улучшалось использование фабрично- заводских помещений. Переход от универсальных металлорежущих стан- ков к узкоспециализированным и внедрение электрического привода стали наиболее характерными чертами развития машиностроения в последней трети XIX — начале XX в. Специализация производства и использование электропривода привели к тому, что машинный парк стал представлять собой систему самых раз- нообразных, весьма производительных машин, способных заменять труд человека в важнейших отраслях производства. С помощью машин произ- водилось сложное машинное оборудование, аппараты, приборы, изделия производственного и бытового назначения. Машиностроение становилось основой основ всего промышленного производства. Претерпела изменения и организация машинного производства. В «Конспекте I тома «Капитала» Ф. Энгельс отмечал: «В крупной промыш- 2 Заказ № 727 17
Глава I. Развитие системы машин ленности применяются двоякого рода машины: или 1) кооперация одно- родных машин (механический ткацкий станок, машины для изготовления конвертов...) — здесь уже имеется технологическое единство благодаря передаточному механизм у и двигателю, или 2) система машин, комбина- ция различных частичных рабочих машин...» 2. Уточняя особенности си- стемы машин, Ф. Энгельс подчеркивает, что здесь «процесс труда объек- тивно может быть разделен на своп составные части, и проблема выпол- нения каждого частичного процесса при помощи машин решается наукой, или основанным на ней практическим опытом» 3. Простая кооперация однородных или разнородных рабочих машин, которая составляла основу механической обработки начального периода капитализма, постепенно и во все большем масштабе уступает место рас- члененной системе машин. Наиболее активно она формировалась в машиностроении. Здесь система машин представляла собой сложную со- вокупность разнородных, но одновременно действующих машин, которые получали движение уже не от одного общего двигателя, а от индивидуаль- ных двигателей при каждой рабочей машине пли при группе машин. В си- стеме машин предмет труда проходит последовательно ряд взаимосвязан- ных частичных процессов, которые выполняются цепью разных, допол- няющих одна другую рабочих машин. Таким образом, один цех, а иногда и целое предприятие представляли собой гигантскую комбинированную систему, состоявшую из десятков и сотен рабочих машин различного типа. Необходимость обеспечить непрерывность рабочих процессов в разви- той системе машин предполагает строго определенное соотношение между числом, размерами, мощностью и быстротой действия машин. Это требует также согласования всех фаз производственного процесса, высокого уров- ня механизации основных и вспомогательных операций. «Комбинирован- ная рабочая машина, представляющая теперь расчлененную систему раз- нородных отдельных рабочих машин и групп их, тем совершеннее, чем непрерывнее весь выполняемых! ею процесс, т. е. чем с меньшими переры- вами сырой материал переходит от первой до последней фазы процесса, следовательно чем в большей мере перемещается он от одной фазы произ- водства к другой не рукой человека, а самим механизмом. Поэтому, если в мануфактуре изолирование отдельных процессов является принципом, вытекающим из самого разделения труда, то, напротив, в развитой фаб- рике господствует принцип непрерывности отдельных процессов» 4. Непрерывность производственных процессов — характерная черта развития машинной индустрии, которая в конечном счете приводит к соз- данию автоматических машин и автоматизированной системы производ- ства. В рассматриваемый период в машиностроении шел процесс развития расчлененной системы машин на основе совершенствования металлорежу- щих станков, углубления их специализации, внедрения электрического привода. 2 Маркс К., Энгельс Ф. Соя., т. 16, с. 289. 2 Там же, с. 289—290. * Там же, т. 23, с. 392. 18
Глава I. Развитие системы машин 3. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС СТАНКОСТРОЕНИЯ Непрерывно возраставшее значение машин во всех отраслях произ- водства вызвало бурное развитие станкостроения — технической базы всей машиностроительной промышленности. Металлообрабатывающие станки явились основой производства машин машинами. Их назначение — обработка всевозможных металлических заготовок с целью получения деталей определенной конфигурации, с заданными размерами, формой и качеством. Чем больше масштабы производства машин, тем более мас- совым должен быть выпуск деталей, тем более совершенными и произво- дительными должны быть станки, обеспечивающие обработку необходи- мых деталей. Механический суппорт, примененный вначале для токарных и токарно-вииторезных станков, был впоследствии превращен в весьма совершенный механизм и в модернизированной форме перенесен на мно- гие станки, предназначенные для изготовления машин. По мере совершенствования механического суппорта, системы зубча- тых передач, механизма подачи, зажимных устройств и некоторых других конструктивных элементов кинематической схемы металлорежущие стан- ки превращаются во все более развитые машины. В 70-х годах XIX в. машиностроение уже располагало основными рабочими машинами, поз- волявшими производить механическим способом важнейшие металло- обрабатывающие операции. Выдающуюся роль в развитии станкостроения сыграл машинострои- тельный завод, созданный Генри Модели. По существу это была настоя- щая школа механиков-машиностроителей, развивавших прогрессивные технические традиции основателя английского станкостроения. Здесь начинали работу и творческую деятельность такие видные конструкторы, исследователи и изобретатели в области машиностроения, как Д. Вит- ворт, Р. Робертс, Д. Несмит, Д. Клемент, Э. Уитни и др. Существенно то, что па заводе Модели была применена уже машинная система производ- ства: трансмиссиями соединялось большое число рабочих машин, приводи- мых в движение универсальным тепловым двигателем. Этот завод изготов- лял вначале детали для паровых машин, а в дальнейшем выпускал токар- ные, строгальные и другие механические станки. По образцу завода Г. Модели (впоследствии завод фирмы «Maudslay and Field») начали созда- ваться многие машиностроительные предприятия [6, 7]. Ведущее положение в мировом станкостроении заняли заводы фирм «Nasmyth», «Whitworth», «Sharp and Robert» в Англии, «S. Sellers», «Pratt and Whitney», «Brawn and Sharp» в США. В 70—90-х годах американские предприятия, освоив выпуск новых типов станков (токарно-револьверных, универсально-фрезерных, карусельных, расточных, шлифовальных), начали опережать в техническом отношении английское станкостроение. В Германии производство станков начало развиваться в основном с 60 — 70-х годов XIX в. Здесь возникли фирмы «Reinecker», «Schiss», «Heimer und Pielz», «Waldrich», «Weisser» и др. В России станки для оружейного производства (токарные, сверлиль- ные, фрезерные, резьбонарезные, протяжные, шлифовальные, полировоч- ные) изготовляли на Тульском оружейном заводе. В дальнейшем такие станки начали строить Ижевский, Сестрорецкий, Луганский заводы. Ос- нованный в Москве завод бр. Бромлей (ныне «Красный пролетарий») 19 2*
Глава I. Развитие системы машин стал первым русским специализированным станкостроительным заводом; на Всероссийской выставке в Петербурге в 1870 г. он выставил несколько оригинальных станков: радиально-сверлильный, продольно-строгальный, поперечно-строгальный. На политехнической выставке в Москве в 1872 г. завод получил золотую медаль за экспонированные продольно-строгаль- ные и колесо-токарные станки. В 1900 г. завод бр. Бромлей успешно де- монстрировал свою продукцию на Всемирной промышленной выставке в Париже. Появились в России и другие станкостроительные предприятия: «Фельзер» в Риге. «Феникс» в Петербурге, «Штолле» и «Вейхельт» в Моск- ве, завод бр. Маминых в Балакове, «Столь» в Воронеже, заводы Грачева и Доброва в Москве. Однако в целом выпуск станков в России был не- значительным даже в 900-х годах; он не удовлетворял потребности раз- вивавшейся промышленности ни по количеству, ни по техническому уров- ню. Это и служило причиной значительного импорта зарубежных стан- ков для российских заводов и фабрик. Мировое станкостроение в последней трети XIX в. располагало пятью основными типами металлорежущих станков. Преобладающую часть ста- ночного парка составляли токарные станки, которые применяли для обработки наружных и внутренних поверхностей тел вращения. На то- карных станках обтачивали гладкие и ступенчатые валы, конусы, шары, различные фасонные поверхности, растачивали цилиндры, отверстия, нарезали резьбу. Вторую многочисленную группу составляли свер- лильные станки, предназначавшиеся для сверления и обработки от- верстий, а также для расточки и нарезки резьбы. Строгальные станки, подразделявшиеся на горизонтальные и вертикальные (долбеж- ные), служили для обработки плоских поверхностей изделий. Расширя- лось использование фрезерных станков для обработки наружных и внутренних поверхностей особенно точных деталей, а также для получе- ния изделий фасонной конфигурации. Наконец, пятую группу металло- обрабатывающего оборудования составляли шлифовальные станки, на которых проводили чистовую обработку деталей различной формы с помощью абразивных материалов и инструментов. В свою очередь, специализированные типы станков дифференцировались по характеру выполняемых в производственном процессе технологических операций. Появляются станки, предназначенные для выполнения одной определенной или нескольких аналогичных операций. Так, в группе уни- версальных токарных станков появился специализированный станок для растачивания длинных цилиндрических и полых изделий (типа орудийных стволов и гребных валов). Был создан горизонтально-расточный станок, предназначенный для точной расточки внутренних поверхностей. Специ- фика обработки крупных деталей малой длины и большого диаметра выз- вала появление токарно-лобовых станков. Для тяжелых, крупногабарит- ных изделий, которые трудно установить на обычных токарных станках, создаются токарно-карусельные станки. Видную роль в металлообра- ботке начинают играть токарно-револьверные станки, снабженные спе- циальной револьверной головкой, в которой закрепляют разнообразные ре- жущие инструменты. Некоторые станки револьверного типа позволяли устанавливать в одной головке до 12—16 инструментов. Дифференцируются и другие типы станков. Из сверлильных выде- ляются радиально-сверлильные станки, предназначенные для сверления 20
Глава 1. Развитие системы машин Токарный станок завода «Бромлейъ (Россия, 1915 г.) и последующей обработки отверстий в деталях больших габаритов, кото- рые не могут устанавливаться на обычных сверлильных станках. Для строгания плоскостей крупных корпусных деталей (типа рам, станин, корпусов машин) создаются мощные продольно-строгальные станки с дви- жущимся столом длиной 3—4 м и более. Появляются продольно- и кару- сельно-фрезерные станки, позволяющие обрабатывать одновременно по нескольку массивных деталей. Наряду с обычными шлифовальными стан- ками конструируются круглошлифовальные станки для наружного шли- фования, для внутреннего шлифования и т. д. Создается оборудование, специально предназначенное для нарезания зубьев в зубчатых колесах: зубофрезерные, зубодолбежные, зубострогальные станки. Усложнение деталей машин и специализация металлообработки приводят к появлению шлицефрезерных, шпоночно-фрезерных, протяжных, хонинговальных и других специальных станков [8]. Параллельно с развитием металлорежущего оборудования шел про- цесс технического совершенствования других видов машин-орудий, пред- назначенных для обработки металлов. Так, потребности получения круп- ных металлических заготовок вызвали проектирование и строительство гигантских машин для ковки и прессования металлоизделий. В 70—80-х годах на заводах Круппа в Германии работали паровые молоты с массой 21
Глава J. Развитие системы машин падающих частей 50—75 т. В 1891 г. в США был построен огромный молот с массой рабочей части 125 т. Высота этого гиганта составляла 27,5 м, а наковальня весила 475 т; от ударов машины при ее работе содрогались близ- лежащие заводские здания и по- стройки [9]. Сложности эксплуа- тации молотов-гигантов привели к распространению на машино- строительных заводах для произ- водства крупных поковок мощных гидравлических прессов. При ра- бочем усилии гидравлического пресса 10 тыс. т он заменяет молот с массой падающих частей до 500 т (постройка и использование тако- го молота были бы чрезвычайно трудным делом). Без мощных гид- равлических прессов была бы не- возможна постройка многих ма- шин-гигантов, у которых отдель- ные части весили десятки и более тонн. Повышение производительно- сти металлообрабатывающего обо- рудования требовало возможно большей механизации основных и вспомогательных операций, со- Гидравлический ковочный пресс (Германия, 90-е годы XIX в.) кращения непроизводительных затрат времени. В то же время сужение функций станков прямо вело к упрощению выполняемых ими операций и тем самым создавало благоприятные условия для внедрения автомати- ческих процессов. Были созданы полуавтоматические и автоматические станки, у которых подвод режущего инструмента в рабочее положение, подача инструмента и отвод его после работы в исходное положение со- вершались автоматически, без участия человека. Первыми автоматизированными станками были деревообрабатывающие автоматы, сконструированные в США К. Випплем и Т. Слоаном. Один из первых металлорежущих автоматов создал американец X. Спенсер в 1873 г. на базе револьверного станка. В качестве управляющего устрой- ства в этом автомате использованы кулачки и распределительный вал. Появившиеся в 70—80-х годах автоматы системы «Кливленд» имели уст- ройства для накатки резьбы, для быстрого сверления отверстий, нареза- ния шлицев, фрезерования четырех плоскостей. Получили также распро- странение автоматы системы «Brawn and Sharp» и др. Технический прогресс станкостроения привел к созданию в 90-х го- дах XIX в. многошпиндельных станков-автоматов; их появление было вызвано стремлением максимально увеличить число одновременно рабо- тающих инструментов и тем самым повысить производительность станка 22
Глава 1. Развитие системы машин с помощью совмещения операций. В многошпиндельных автоматах могли включаться в работу десятки фасонно-отрезных, проходных и осевых ин- струментов. Однако в этот период станки такого типа еще не получили широкого применения [10]. Рост объема металлообработки заставил пересмотреть все ранее суще- ствовавшие средства резания металлов и вызвал значительное их усовер- шенствование. Особенно сильно па развитие технологии механической об- работки подействовало изобретение в начале 900-х годов быстрорежущей стали, знаменовавшей крупный прогресс в инструментальном производ- стве. Эта сталь, впервые предложенная в 1898 г. американцами Тейлором и Уайтом, получила название быстрорежущей за свою способность сох- ранять режущие свойства при повышенных скоростях резания. Резцы, изготовленные из быстрорежущей стали, впервые демонстри- ровались на Всемирной промышленной выставке в Париже в 1900 г. С применением этих резцов скорость резания почти в 5 раз превысила скорости, допускаемые для резцов из обычной углеродистой стали. До- бавка в сталь специальных легирующих элементов (марганца, хрома, вольфрама) значительно повышала твердость инструмента и его красно- стойкость, т. е. способность сохранять свои рабочие свойства при нагреве, возникающем в процессе обработки. Твердость новой стали не падала даже при нагреве до красного каления (при температуре 600° С). Многочислен- ные опыты, проведенные в 1901—1906 гг., привели Тейлора и Уайта к за- ключению, что лучшим быстрорежущим сплавом является сталь с содержа- нием 0,67% углерода, 18% вольфрама, 5,47% хрома. 0,11% марганца, 0,29% ванадия и 0,043% кремния. Быстрорежущую сталь такого состава закаливали нагревом до очень высокой температуры (свыше 900° С) с по- следующим быстрым охлаждением в воде. Инструменты, изготовленные из быстрорежущей стали, вскоре получили широкое распространение. Еще большую твердость и износостойкость придали режущему инстру- менту твердые сплавы, в которых карбиды легирующих элементов — воль- фрама, молибдена и хрома составляли основу рабочей части инструмента. В 1907 г. англичанину Хейнсу был выдан патент на твердый сплав из ли- тых карбидов, названный им «стеллитом». В последующие годы создаются и другие твердые сплавы подобного типа, не получившие, однако, в то вре- мя большого распространения, так как при высокой твердости и красно- стойкости они были весьма хрупкими. Применение инструментов из быстрорежущей стали и твердых сплавов привело к постепенному изменению конструкции оборудования, к появлению так называемых «быстрообрабатывающих станков» [11]. Чтобы полностью использовать режущие свойства новых инструментов, конструкторы при проектировании станков должны были обеспечить боль- шие усилия резания и большие скорости, чем при работе резцами из угле- родистой стали. Потребовались большая мощность привода станков, большее число ступеней скоростей, более быстрое управление и обслужи- вание. Известный технолог проф. А. Д. Гатцук в предисловии к книге Ф. Тейлора писал, что появление быстрорежущей стали открыло новую эру в механическом деле [12]. Технический прогресс в области металлообработки и станкостроения был неразрывно связан с новой областью теоретических и эксперименталь- ных исследований, составивших впоследствии теорию резания металлов. 23
Глава I. Развитие системы машин Начало научного изучения процессов механической обработки металлов было положено работами известного русского ученого, профессора И. А. Тиме. Проведенные им в 60—80-х годах исследования процесса стружкообразования при разных подачах и скоростях резания позволили выявить ряд закономерностей скалывания и надлома металлической струж- ки, сформулировать теоретические основы резания металлов и установить некоторые законы резания. Результаты многочисленных исследований И. А. Тиме были изложены в его оригинальной работе «Сопротивление металлов и дерева резанию. Теория резания и приложение ее к машинам-орудиям» (1870 г.). Основ- ные положения теории резания были в дальнейшем развиты Тиме в «Ме- муаре о строгании металлов», изданном в 1877 г. на русском, французском и немецком языках, а затем в капитальном двухтомном труде «Основы машиностроения» [13]. Вопросы механики процесса резания и динамики металлообработки подробно изучал проф. К. А. Зворыкин. Его книга «Работа и усилие, необходимые для отделения металлических стружек» (1893 г.) была ценным дополнением к трудам И. А. Тиме и представляла важный вклад в техническую литературу. К проблеме рационального ре- зания металлов было привлечено внимание и ряда других русских уче- ных-машиностроителей: А. В. Гадолина, П. А. Афанасьева, А. П. Гав- риленко. В Европе явления, происходящие при резании металлов, плодо- творно изучали Кларинваль, Кокилья, Жоссель, Треска (во Франции), Гарт, Гартинг, Вибе (в Германии) и др. Крупную роль в развитии теории и практических методов резания металлов сыграли работы американского инженера Ф. Тейлора. В 80-х годах им были поставлены массовые опыты по определению оптимальных углов резания, форм резцов и скоростей резания металлов. На основании почти 50 тыс. опытов, проведенных за 26 лет, было установлено, что каж- дая конкретная задача включает до двенадцати независимых переменных (качество металла, толщина стружки, охлаждение резцов и т. д.). Изучая зависимость скорости резания и стойкости режущего инструмента, анали- зируя затраты времени на каждую операцию, Тейлор эмпирически, а за- тем и теоретически установил наивыгоднейшие режимы резания при ме- таллообработке, что имело большое практическое значение для машино- строения. Поскольку детальные расчеты режимов резания оказались довольно трудоемкими, Тейлор со своими сотрудниками составил специаль- ные «счетные линейки для машиностроительных заводов», с помощью ко- торых рабочие-станочники могли определять необходимые режимы реза- ния. Исследования Тейлора, изложенные им в книге «Искусство резать металлы» [12], были затем дополнены и обобщены в его работе об основах организации промышленных предприятий [14], которая впоследствии послужила одним из обоснований «потогонной» системы организации ка- питалистического производства. Важной особенностью техники машиностроения конца XIX — начала XX в. было повышение точности производства машин. Во многом это было связано с работами известного английского станкостроителя Д. Витвор- та, внесшего в машиностроение принципы и методы точной работы Вит- ворту принадлежит изобретение первой измерительной машипы; он ввел в практику машиностроения измерительные калибры и добился возможно- сти измерять обрабатываемые поверхности с точностью до сотых, а позже 24
Глава I. Развитие системы машин и до тысячных долей миллиметра. Калибры Витворта, допускавшие точ- ность пригонки машинных деталей порядка одной десятитысячной доли дюйма, составляли уже в 80—90-х годах неотъемлемую принадлежность каждого крупного машиностроительного завода в Европе и Америке. В последние годы жизни Витворта его предприятие могло изготавливать измерительные машины, обеспечивавшие точность до одной миллионной доли дюйма. На заводе Витворта были впервые реализованы принципы стандартизации и взаимозаменяемости резьбы на винтах, нашедшие впо- следствии широчайшее применение в машиностроении и ставшие основой создания унифицированных и стандартных деталей и узлов машин. Изготовление многочисленных деталей и частей машинного оборудова- ния на специализированных и высокопроизводительных металлорежущих станках с соблюдением методов точных измерений, на прочной основе нор- малей, стандартов и принципов взаимозаменяемости деталей подготовило техническую базу для перехода машиностроения к серийному и массово- му производству изделий. 4. НОВЫЕ ТИПЫ МАШИН-ДВИГАТЕЛЕЙ. ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД Развитие машин-двигателей в последней трети XIX в. шло в нескольких направлениях. Прежде всего продолжалось, насколько это было возмож- ным, совершенствование паровых машин, которые оставались основными энергетическими машинами на протяжении всего XIX столетия. В конце века в связи с развернувшимся строительством электростанций и крупных океанских судов быстро росли размеры и рабочие скорости стационарных паровых машин. Появились новые типы паровых котлов и более экономич- ные машины с числом оборотов от 200 до 600 в минуту, однако мощность их, как оказалось, можно увеличивать лишь до определенных пределов. Строились также машины очень больших габаритов (с мощностью до по- лутора десятков тысяч, лошадиных сил), но они допускали невысокое чис- ло оборотов и были малоэкономичными [15]. К концу века появляются промышленные образцы паровых машин- двигателей совершенно нового — вращательного типа. В 1889 г. шведский инженер К. Лаваль создал одноступенчатую активную паровую турбину небольшой мощности. При этом Лаваль решил ряд важных задач не толь- ко турбиностроения, но и машиностроения в целом. Он изобрел расши- ряющее сопло, дающее возможность превращать энергию давления пара в энергию скорости, сконструировал рабочий диск турбины так, что при вращении колесо надежно сопротивлялось разрывавшим его огромным силам инерции. Прибегнув к смелому техническому решению, изобрета- тель построил турбину с гибким валом, подтвердив на практике гипотезу о том, что при очень быстром вращении гибкий вал становится прямым. Наконец, Лаваль построил к своей турбине редуктор — систему зубчатых передач для уменьшения числа оборотов. Предпосылкой практического внедрения паровой турбины было воз- никновение машин-орудий с высоким числом оборотов. К таким машинам- орудиям относились, например, дисковые пилы деревообрабатывающих заводов, для приведения в действие которых успешно начали применять 25
Глава I. Развитие системы машин паровые турбины. Машиной, для которой Лаваль использовал изобретен- ную им турбину, был сепаратор, применяемый в пищевой промышлен- ности для отделения сливок от молока и требующий 6 — 7 тыс. об/мин. В 1893 г. на Чикагской всемирной выставке демонстрировались турбины Лаваля мощностью около 5 л. с. с числом оборотов 30 тыс. в минуту. Позд- нее одноступенчатые турбины Лаваля достигали мощности 300 л.с. [2]. В 80—90-х годах ведутся работы по созданию и практическому ис- пользованию многоступенчатых реактивных турбин. Изобретатель тур- бины Ч. Парсонс (1884 г.) создал агрегат, который можно считать предше- ственником турбогенератора. К концу 90-х годов машиностроительный завод Парсонса освоил выпуск надежных в эксплуатации паровых тур- бин разного назначения. Этим было положено начало последующему крупному росту турбостроения в Англии, Германии, США, Франции и других странах. Развитие техники машиностроения подготовило возможность реали- зации на практике идеи создания двигателей внутреннего сгорания. В 70—90-х годах XIX в. были созданы различные типы двигателей внут- реннего сгорания (газовый двигатель Н. Отто, бензиновый двигатель Г. Даймлера, двигатель высокого сжатия Р. Дизеля, способный работать на тяжелом топливе). В течение одного-двух десятилетий двигатель Р. Ди- зеля получил массовое распространение в производстве, особенно для тя- желых самоходных машин — тракторов, кранов, экскаваторов, бульдо- зеров, а также для транспортных машин различного назначения. В конце века появляется еще один тип теплового двигателя — газовая турбина, впервые построенная русским морским инженером П. Д. Кузь- минским в Кронштадте в 1893—1897 гг. Однако развитие и внедрение га- зовых турбин из-за ряда технических трудностей стало возможным только во второй четверти XX столетия и в последующие годы. По мере развития и усложнения производственной техники и необхо- димости дробления механической энергии паровая машина все более пере- ставала быть универсальным двигателем. Ее функции постепенно и во все- возрастающем объеме переходят к другим, более совершенным и более эф- фективным машинам-двигателям. Паровая турбина становится двигателем электрогенераторов и крупных морских судов, дизель — двигателем ло- комотивов, судов, тракторов, экскаваторов; в автомобилях же и самоле- тах устанавливают легкий и экономичный бензиновый мотор. В многочисленных рабочих и технологических машинах главным ста- новится электрический двигатель. Применение в промышленности элект- ропривода вместо паровых машин позволяло концентрировать производ- ство электроэнергии на крупных электрических станциях, что вело к су- щественному упрощению системы промышленного энергоснабжения и к значительному ее удешевлению. Электропривод обеспечил широкое раз- витие разнообразных типов металообрабатывающих станков, подъемных машин, лифтов, конвейеров, мотор-вагонов, погрузочно-разгрузочных машин и многих других видов производственной техники. В 80—90-х годах основным электрическим двигателем, применявшимся в промышлен- ности, был двигатель постоянного тока. Основную сферу применения электропривода постоянного тока составляли крупные машинные агрегаты типа прокатных станов, шахтных подъемных машин и некоторые другие виды оборудования. 26
Глава I. Развитие системы машин По мере дальнейшего развития электротехники, позволившего создать экономически выгодную и технически несложную систему трехфазного то- ка, открывались широкие возможности применения в промышленном производстве асинхронных двигателей переменного тока. Трехфазные двигатели могли широко использоваться в металлорежущих станках, в горных, строительных и текстильных машинах, в конвейерах, насосах, вентиляторах и т. д. [16]. Простота конструкции асинхронного двигателя, особенно с коротко- замкнутым ротором, позволила устанавливать в цехе или на заводе сотни и тысячи таких двигателей. Асинхронные двигатели, надежные в эксплуа- тации, могли изготовляться герметически закрытыми, и, следовательно, их можно было использовать в самых тяжелых условиях: при повышенной влажности, в атмосфере бензиновых паров, различных газов и т. п. Асин- хронные двигатели без повреждений выдерживают значительные кратко- временные перегрузки. К концу 90-х годов электромашиностроительные заводы различных стран уже выпускали асинхронные двигатели в большом количестве и в широком диапазоне мощностей. Внедрение электрического привода играло революционизирующую роль в промышленном производстве. Сначала электродвигатели устана- вливали для привода отдельных машин и станков большой мощности. За- тем в цехах предприятий стали заменять паровую машину, выполнявшую функции центрального привода, электродвигателем. Так создавался групповой электропривод с многочисленными транс- миссиями в цеху. Это неизбежно создавало повышенную опасность при работе и обусловливало тяжелые производственные условия. Транс- миссионные передачи представляли собой систему основных и распреде- лительных валов с насаженными на них шкивами, от которых движение с помощью ремней передавалось на шкивы станков. Вся система получала вращение от мощного центрального двигателя, расположенного в цеху или вне цеха. В течение многих десятилетий трансмиссии были важной и неотъемлемой частью большинства машиностроительных, текстильных, пищевых, деревообрабатывающих и других предприятий. От расположе- ния трансмиссионных установок (как при паровом, так и электрическом приводе) зависели технологические процессы, наличие и состав подъемно- транспортных устройств, конструктивные формы заводских помещений. В дальнейшем в связи с непрерывным ростом числа приводимых от одного двигателя рабочих машин энергию центральной двигательной ус- тановки начали рассредоточивать на несколько двигателей, размещенных в здании цеха. Единую трансмиссию делили на участки, обслуживавшие отдельные группы; такая групповая трансмиссия позволяла с большей гибкостью и надежностью управлять станками. Характерным примером группового электропривода может служить один из цехов Сестрорецкого «ружейного завода, где в 1911 г. все металлорежущие станки были объе- динены в группы, каждая из которых предназначалась для одного вида работ и приводилась в действие общим электродвигателем через единый вал [17]. Совершенствование промышленных электродвигателей обусловило це- лесообразность применения для привода станков одиночного, или инди- видуального, электропривода. Такой привод, соеди- ненный лишь с одним станком, освобождает цехи промышленных пред- 27
Глаеа 1. Развитие системы машин Лобовой токарный станок с приводом от электродвигателя (Франция, конец XIX в.) приятии от многочисленных трансмиссий, уменьшает холостые ходы машин, намного сокращает непроизводительные потери энергии. Индиви- дуальный электропривод позволяет каждому отдельному исполнительному механизму работать при наивыгоднейших скоростях; он дает возможность значительно ускорить процессы пуска и изменения направления вращения. 28
Глава I. Развитие системы машин Эволюциярадиалъно-сверлилъных станков на различных этапах развития электропривода а — групповой привод с трансмиссионными передачами; б, в, г— индивидуальный привод с различ ной конструктивной компоновкой; д — многодвигательный привод Индивидуальный электропривод существенно повлиял и на конструк- цию самих рабочих машин. Слияние приводного двигателя с исполнитель- ным механизмом получалось иногда настолько тесным, что конструктивно они представляли собой единое целое. Наиболее гармоничная конструк- тивная связь электропривода со станком осуществлялась при использова- нии фланцевых электродвигателей, которые выпускались в горизонталь- ном и вертикальном исполнении и могли непосредственно присоединять- ся к механизмам станков без промежуточных ременных передач. Фланце- вые двигатели получили применение прежде всего для привода высоко- скоростных шпинделей сверлильных, расточных, шлифовальных, полиро- вальных и деревообрабатывающих станков. Эффективным оказалось ис- пользование в качестве индивидуального привода встроенных электро- двигателей и особенно двигателей с изменяемым числом оборотов (регу- лируемый привод). При электрическом или электромеханическом регули- ровании скорости создаются возможности значительного упрощения кине- матической схемы металлорежущих станков. В начале XX в. преимущества использования индивидуального элек- тропривода в различных отраслях производства, особенно в машинострое- нии, были доказаны. Такой привод на базе трехфазного тока получил широ- кое применение в промышленности. Этому способствовало и то, что элек- 29
Глава I. Развитие системы машин тромашиностроительные предприятия освоили выпуск крупных серий асин- хронных двигателей сравнительно небольшой мощности, предназначен- ных для металлорежущих станков, а также для ткацких, прядильных, по- лиграфических, деревообрабатывающих и других машин. Трехфазные электродвигатели очень быстро стали проникать не только на механиче- ские, но и на цементные и кирпичные заводы, на текстильные и бумаж- ные фабрики, в рудники и шахты. ,, Развитие индивидуального электропривода рабочих машин привело к еще более совершенной системе — многодвигательному электроприводу. В этом случае уже не только сама машина, но каждый исполнительный механизм единой машины приводится в дви- жение отдельным электродвигателем. Например, в металлорежущем стан- ке один двигатель приводит во вращение шпиндель, другой обеспечивает подъем или опускание рабочего органа, третий — поворот и т. д. Такой привод обычно снабжен развитой системой регулирования и автоматики. В первых десятилетиях XX в. многодвигательный привод был осуще- ствлен прежде всего в радиально-сверлильных и шлифовальных станках. Так, в станке для шлифовки шеек вагонных осей устанавливали шесть двигателей: два из них вращали шлифовальные круги, два обеспечивали подачу кругов в процессе обработки, один вращал обрабатываемую де- таль и один приводил в действие насос и гидравлический домкрат. Впо- следствии многодвигательный электропривод, обеспечивающий автомати- ческое выполнение технологических операций и согласование отдельных движений, получил большое распространение в станкостроении. Вслед- ствие сокращения вспомогательных операций, более точного и плавного регулирования скорости существенно повысилась производительность станков, облегчился труд рабочих, улучшилось качество изделий. Суще- ственные преимущества многодвигательного привода стимулировали его использование в горных, металлургических, текстильных, полиграфиче- ских и многих других машинах. 5. СИСТЕМЫ МАШИН В ОСНОВНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОИЗВОДСТВА Осуществлявшееся в ходе промышленного развития объединение ма- шин в определенную систему было важнейшим признаком развитого ма- шинно-фабричного производства. Наиболее прочные позиции система машин заняла в машиностроении, где ее основу составил парк специали- зированных, высокопроизводительных металлорежущих станков с элек- троприводом. Комплектование механических цехов в машиностроении на начало 900-х годов было примерно следующим: токарных станков — 44—50%, сверлильных (вертикально-сверлильных, горизонтально-свер- лильных, радиально-сверлильных) — 15—17%, строгальных, долбеж- ных и фрезерных — 21—25%, зуборезных, наждачных, болторезных и прочих станков — 20—28%. Крупные станки размещались под кранами или другими подъемными устройствами. На каждый станок по нормам отводилось в среднем примерно по 16 м2 пола цеха [18]. Наиболее распространены были механические цеха прямоугольной формы. Среднюю часть здания делали более высокой для устройства стек- 30
Глава I. Развитие системы машин лянных фонарей, обеспечивающих освещение цеха; с боков располагали более узкие помещения со сравнительно низкими односкатными крыша- ми. Средняя часть цеха отделялась от боковых рядом колонн, которые служили опорой для подрельсовых путей мостовых кранов, двигавшихся над цеховыми пролетами. В среднем пролете устанавливали наиболее крупные станки, а в боковых — небольшие станки, а также верстаки с тисками п другими инструментами для сборочных работ. Для крупных механических цехов с большим парком металлорежу- щих станков строили здания так называемой павильонной системы: они представляли в плане ряд смежных прямоугольных строений, отделенных одно от другого колоннами, поддерживающими пилообразную крышу с многорядными стеклянными фонарями. Такая система постройки да- вала возможность удобно увеличивать площадь пола цеха, не уменьшая в то же время его освещенности. Пол настилали из деревянных брусков, цементных плит, асфальта или бетона; крупногабаритные и тяжелые станки устанавливали на бетонных основаниях. Отопление цехов большей частью было паровым, в малых и старых цехах сохранялось печное отопление. Для вечернего и ночного освещения длительное время использовали га- зовые фонари, которые впоследствии заменили электрическими светиль- никами. Численность и состав станков в механических цехах машинострои- тельных заводов были самыми различными — в зависимости от харак- тера выпускаемых изделий, их массовости, технического уровня произ- водства. Проф. И. А. Тиме, обстоятельно знакомившийся с опытом работы ряда европейских предприятий, приводит в своей книге [13] интересные данные о структуре и механической оснащенности машиностроительных заводов и фабрик, главным образом английских и немецких. Например, машиностроительный завод «Brawn and Sharp», специализировавшийся на производстве вагонов, имел в своем составе крупный механический цех, две кузницы, болторезный и столярные цеха. В механическом цеху было установлено 15 токарных станков, около 50 сверлильных, 2 стро- гальных, 3 шпоночных станка. На заводе работали около 1000 рабочих, годовая производительность составляла до 2000 вагонов. Механический завод «Maundslay and Field» в Лондоне, выпускавший различные машины для флота, имел свыше ста тридцати токарных станков, в том числе 40 больших, 59 средних, 32 малых. На заводе были также 26 строгальных станков, 8 шпоночных, 11 болторезных, 52 сверлильных, 7 прессов и 7 ме- ханических ножниц; численность рабочих — 1200 человек. На заводе «Хэ- терингтон энд санз» в Манчестере, изготовлявшем машины-орудия для обработки металлов и дерева, а также прядильные и ткацкие машины, все токарносборочные цеха размещались в большом пятиэтажном здании. Этот завод, имея 900 рабочих, располагал значительным по тем временам парком оборудования, составлявшим 350 металлорежущих станков. Наряду с данными по европейским заводам, собранными И. А. Тиме во время его зарубежных поездок, он приводит официальные данные о ма- шиностроительном производстве в целом по России (на 1875 г.). Общая численность механических, машиностроительных и чугунолитейных фаб- рик и заводов — 493; в них установлены 462 паровые машины суммарной мощностью 8459 л. с. Состав и численность всех машин-орудий были та- кими: токарных самодействующих станков — 1033, токарных ручных — 31
Глава J. Развитие системы машин 1237, строгальных станков — 629, долбежных — 177, сверлильных — 1168, болторезных — 423, зуборезных — 48, прессов — 245. Общая чис- ленность рабочих составляла 46 516 человек. Большинство работавших были заняты на ручных процессах и операциях, удельный вес рабочих- станочников был значительно меньше, чем на заводах Европы и Аме- рики. В дальнейшем оснащение российских механических предприятий ме- таллообрабатывающими машинами возросло. В начале 900-х годов в Рос- сии уже были заводы, располагавшие 100 и более станками (Путиловский, Луганский, Обуховский, Краматорский и др.). В станочном парке увели- чивалась доля специальных токарно-револьверных, радиально-сверлиль- ных, карусельных, продольно-строгальных, шлифовальных станков. Та- ким образом, несмотря на заметное отставание технической оснащенности российского машиностроения, постепенно на механических заводах и фабриках России формировалась и развивалась система машин, основу которой составляли специализированные металлообрабатывающие стан- ки для производства машин машинами. Становление и развитие системы машин характерно не только для машиностроения. В том или ином виде системы машин создаются в пос- ледней трети XIX — начале XX в. в основных отраслях хозяйства раз- витых капиталистических стран: в горной промышленности, в строи- тельстве, на транспорте, в сельскохозяйственном производстве, в текстиль- ной, бумажной, полиграфической и других отраслях промышленности. Основой развития систем машин в различных отраслях производства являлась специализация самого машинострое- ния, выделение из него специфических отраслей, способных проекти- ровать и изготовлять машины, предназначенные для выполнения опре- деленных технологических процессов в тех или иных производствах. Так появились и начали количественно и качественно расти горное, транс- портное, строительно-дорожное, металлургическое, сельскохозяйствен- ное машиностроение и т. д. Характерным было формирование и развитие системы машин в добы- вающих отраслях производства. Стремление механизировать разведоч- ное бурение, ускорить проходку горных выработок, увеличить добычу руды и угля приводит прежде всего к появлению различных конструкций бу- ровых машин и станков. В 50—70-х годах в шахтах Европы и Америки на- чала осуществляться механизация процесса зарубки угля, которая могла и должна была стать технической основой развития системы машин в гор- ной промышленности. Вслед за появлением различных конструкций врубовых машин на базе ручного и пневматического привода создаются цепные врубовые машины с электрическим приводом. Число машин для зарубки угля растет в огромных масштабах. Долгое время узким местом в механизации горных работ было отсутствие машин для доставки угля. Создание скребковых, ленточных и качающихся конвейеров оказалось тем важным звеном в системе машин горной промышленности, которое позволило механизировать транспорт от забоев до откаточных выработок. Одновременно появляются машины для подземного рельсового транспор- та — вначале воздуховозы с пневмодвигателями, а затем троллейные и аккумуляторные электровозы. Для проведения горных выработок соз- даются специальные проходческие и погрузочные машины. С помощью 32
Глава I. Развитие системы машин мощных электрифицированных подъемных машин решаются проблемы транспортировки угля и руды на поверхность горных предприятий. Таким образом, постепенно формировалась и развивалась система специализированных горных машин, которые могли обеспечить непре- рывность производственных операций по всему технологическому циклу горного производства: проведение горных выработок — зарубку и отбой- ку угля — доставку к откаточным выработкам — откатку по подземным рельсовым путям — подъем на поверхность. Необходимым этапом в созда- нии системы машин в горной промышленности стало внедрение электро- механических установок для водоотлива и вентиляции. В металлургии потребности массового выпуска различных профилей металла, особенно рельсов, приводят к ускоренному развитию прокат- ного производства, к появлению в нем сначала отдельных машин, а затем целой системы машин, включающей в себя установки для транспортиров- ки заготовок, нагревательные печи, механические агрегаты самого про- катного стана, машины для резки, правки и очистки металла, установки для травления и термообработки, для клеймения и упаковки готового про- ката. В такой системе машин используется сложнейший многодвига- тельный привод, включающий десятки и сотни электродвигателей, мно- жество механических передач, сложную систему управления. В текстильной промышленности развитие и совершенствование много- численных рабочих машин привело к перевороту в технике прядения тканей и в других процессах текстильного производства. Была создана сложная система машин, выполнявшая весь комплекс технологических операций по производству тканей. Прядение было разделено между ма- шинами для так называемого предварительного и окончательного пряде- ния. Первый, предварительный процесс осуществлялся на специальных ровничных машинах — банкаброшах; они производили ровницу, посту- павшую затем на машины для окончательного прядения. Для толстой пряжи ровницу пропускали последовательно через два банкаброша, для тонких номеров пряжи — через четыре. Машинизация текстильного производства, начавшаяся с прядения и ткачества, потребовала также машинизации обработки сырья, созда- ния разветвленной системы хлопкоочистительных и хлопкообрабаты- вающих машин. Кипоразбиватели, питатели, опенеры, трепальные, че- сальные, ленточные машины, различные типы банкаброшей, ватерные и другие рабочие машины, приводимые в движение вначале центральным двигателем, затем групповым и индивидуальным приводом, вытеснили в течение XIX столетия все прежние орудия труда, существовавшие ве- ками. Переворот в производстве тканей сопровождался механизацией процессов обработки тканей, в первую очередь отделки, крашения, пе- чатания. Ситцепечатные машины, обеспечивавшие одновременно нанесе- ние нескольких красок, полностью вытеснили процессы ручного краше- ния. Уже в период, когда Ф. Энгельс писал о положении рабочего класса в Англии, один рабочий с подручным выполнял на ситцепечатной машине ту работу, для которой прежде требовалось 200 человек. Впоследствии производительность машин для окраски тканей еще более возросла. Одновременно с системой машин для хлопчатобумажного производства создаются соответствующие машины для обработки шерсти, шелка, льна, джута и всех других видов текстильного сырья. Развитие текстильной и 3 Заказ № 727 33
Глава I. Развитие системы машин Многовальцевая ситцепечатная машина (Англия, XIX в.) ткацкой промышленности стимулирует механизацию вязального, кру- жевного, швейного производства. Появляются различные конструкции чулочно-вязальных машин; в 70—80-х годах распространяются высоко- производительные коттон-машины, позволявшие вязать одновременно до 24 чулок со скоростью 80 петель в минуту. 34
Глава 1. Развитие системы машин Запросы развивавшегося рынка привели к колоссальному росту про- изводства швейных машин. Фабрики швейных машин, появившиеся в 50—60-х годах («Goy», «Grower», «Wilier and Wilson», «Singer», «Wilcoks Jibs» и др.), уже через 10—15 лет выпускали десятки тысяч таких машин. В конце 90-х годов одни заводы и фабрики фирмы «Singer» выпускали еже- годно свыше 600 тыс. швейных машин [9, 19, 20]. Весьма совершенная система машин, позволившая значительно по- высить степень непрерывности выполняемых технологических процес- сов, получила применение в бумажном производстве. Бумажная масса после обработки в специальной машине поднималась черпальным коле- сом на наклонную плоскость, служившую для задержания тяжелых ча- стиц. Затем в механических устройствах масса обезвоживалась и фор- мировался бумажный лист, который многократно прожимался между вал- ками, уплотнялся, а затем направлялся на сушильные барабаны. После этого лист пропускали между двумя гладкими барабанами, получая не- обходимый глянец; далее бумагу лощили и разрезали. Система техноло- гических машин действовала непрерывно; она не нуждалась в помощи человека и выполняла возложенные на нее функции путем разделения работ на части и объединения всех частичных процессов в едином машин- ном комплексе. Таким образом, в системе машин бумажного производ- ства был реализован принцип автоматизации технологических процес- сов. Своеобразным было формирование и развитие системы машин в сель- ском хозяйстве. Как известно [21, гл. XVI], первые земледельческие машины появились в Англии, которая долгое время была страной наиболее развитой машинной техники; затем их применение началось в США, где обработка обширных малонаселенных участков земли была возможна только при условии хотя бы частичной механизации. В большинстве стран Европы машины в сельском хозяйстве начинают распространяться во вто- рой четверти XIX в., в Германии — после революции 1848 г., в России их относительно широкое применение началось лишь с конца XIX в. Потребности сельскохозяйственного производства вели к постепенно- му формированию системы машин, которые могли обеспечить механиза- цию основных процессов земледелия. Создание соответствующих тех- нических средств шло в нескольких основных направлениях: 1) машины для обработки земли (плуги, бороны, культиваторы, катки, волокушки, маркеры, окучники, пропашники); 2) машины для посева (сеялки всех родов); 3) машины для уборки урожая (жатвенные машины, сенокосилки, механические грабли, свеклокопатели, картофелекопалки); 4) машины для обработки зерновых культур (молотилки, веялки, сортировки, сенные прессы), 5) самоходные машины, предназначенные для выполнения раз- личных сельскохозяйственных операций (тракторы); 6) комбинированные машины для одновременного совмещения ряда производственных про- цессов (комбайны); 7) машины для подготовки кормов в животноводстве (мойки, соломорезки, корнерезки, зернодробилки, жмыходробилки, за- парники). В последней трети XIX в. наблюдалась дальнейшая эволюция плуга как основного почвообрабатывающего орудия. Его совершенствование шло по пути улучшения материала и конструкции плуга, а главное — способов его механического перемещения. В 70—80-х годах качественные плуги 35 з*
Глава I. Развитие системы машин начали изготовлять из специальной плужной стали, предложенной аме- риканцем В. Морисоном в 1863 г. Одновременно продолжаются попытки применения парового двигателя вместо конной тяги, начатые еще в 50— 60-х годах английскими фермерами Фаулером, Говардом и Савори. С 80-х годов паровой плуг стали довольно широко использовать в круп- ных помещичьих и капиталистических земледельческих хозяйствах. Были разработаны две основные системы паровой пахоты: двух- и одномашинная. При двухмашинной системе работа выполнялась двумя самоходными локомобилями, которые располагались по двум противо- положным сторонам обрабатываемого поля. Каждый из локомобилей был снабжен тяговым барабаном; плуг соединялся с барабанами проволочным канатом. Локомобили работали попеременно: пока один наматывал канат на свой барабан и таким образом перетягивал плуг к себе, другой локомобиль не работал. При одномашинной системе плуг передви- гался одним локомобилем, снабженным двумя барабанами. Плуг дви- гался между локомобилем и якорной тележкой, замещавшей второй ло- комобиль и перемещавшейся по мере надобности тем же канатом — каж- дый раз на ширину пути, пройденного плугом. Несмотря на кажущуюся простоту такой одномашинной системы, двухмашинная пахота была значительно производительнее и потому имела большее распространение. Она позволяла увеличить дневную норму вспашки до 8 —10 десятин, Т. е. была в 4—5 раз больше, чем при конной пахоте. Благодаря увеличе- нию глубины запашки средний урожай пшеницы на обработанных паро- вым плугом участках повышался на 20—25%, В 80—90-х годах в сельском хозяйстве многих стран имелись плуги самых различных конструкций, Приспособленные к специфическим условиям климата, почвы и завися- щие от экономических требований. В эти же годы предпринимались по- пытки применять электрический плуг для вспашки земли, однако они особого успеха не имели. Процесс сева начали механизировать с помощью так называемых гнез- довых сеялок, которые позволяли высевать семена гнездами (кучно) на равных расстояниях. В 70-х годах имелись машины-сеялки различных конструкций. Большинство из них приводилось в движение лошадьми, но в конце XIX в. в крупных хозяйствах Европы и Америки стали ис- пользовать сеялки с паровыми двигателями (сеялки Фаулера). Жатвенные машины для механизации уборки зерновых культур хотя и появились в начале XIX в. (машины Генри, Белла и др.), однако дли- тельное время распространения не получили из-за своего технического несовершенства. В дальнейшем разрабатываются конструкции вполне работоспособных жатвенных машин с усовершенствованным режущим аппаратом; принцип действия таких машин весьма близок к современ- ным жаткам; они получают широкое распространение в сельском хозяй- стве Европы и Америки. При этом в США использовались главным обра- зом жнейки-самосброски, а в других странах — жнейки с ручным сбра- сыванием снопов вилами или граблями (так называемые «лобогрейки»: их название прямо связано с трудоемкостью выполняемых операций). Дальнейшее усовершенствование машин для уборки зерна выразилось в присоединении к ним аппарата, связывающего снопы. В 1873 г. была выпущена сноповязалка В. Вуда, вяжущая снопы проволокой, в 1878 г.— сноповязалка Джонстона, вяжущая бечевкой. Сноповязалки позволяли 36
Глава I. Развитие системы машин удобно собирать срезанный хлеб в снопы и перевязывать его с помощью вязального прибора. К началу XX в. заводы сельскохозяйственных ма- шин в Чикаго выпустили около 5 млн. жаток, которые экспортировались во многие страны мира. В России нашла применение пароконная жатка конструкции механиков Языкова и Каугерта; в довольно больших коли- чествах такие жатки изготовляли в мастерских Вольного экономического общества в Петербурге. Однако, не имея достаточно крупных заводов сель- скохозяйственного машиностроения, Россия не могла освоить массовое производство отечественных жатвенных машин. Начало применения машин для обработки зерновых культур связано с использованием первых практически пригодных молотилок, снабжен- ных барабанами со специальными билами. В дальнейшем появились кон- струкции молотилок, в которых зерна из колосьев не выколачивались билами, а вычесывались зубчатыми гребенками, установленными на спе- циальных штифтовых или клинцовых барабанах. Молотилки сначала при- водились в движение вручную; с 60—70-х годов начинает внедряться па- ровая молотьба. Конструкция молотилок значительно усложняется. В конце XIX в. в сельском хозяйстве использовали три типа молотилок: простые — в которых, кроме молотильного барабана, установлены соло- мотряс и грохот; полусложные — снабженные веялкой; сложные — имев- шие, помимо веялки, дополнительные механические устройства для окончательной очистки и сортировки зерна. Привод молотилки мог быть либо паровым автономным, либо от локомобиля. Принципиально новой машиной для сельскохозяйственного производ- ства, позволившей во многом изменить и преобразовать традиционные процессы земледелия, стал трактор. Мысль о создании самодвижущего аг- регата для обработки земли, высказанная еще Дж. Уаттом, была в весьма несовершенном виде осуществлена в паровых локомобилях, использо- вавшихся для вспашки земли с помощью канатных систем. С введением непосредственного соединения машины с плугом локомобильно-канатные системы постепенно вытесняются из сельского хозяйства, уступая место тракторам. Первый гусеничный трактор с двумя паровыми машинами был построен и в 1888 г. испытан русским изобретателем Ф. А- Блиновым. С 1890 г. в США, а затем и в других странах началось применение паровых тракторов. Однако большой вес (250—300 кг на 1 л. с. мощности), гро- моздкость конструкции (диаметр ведущих колес доходил до 2,5 м) и вы- сокая стоимость обусловили ограниченное применение этих машин в сель- ском хозяйстве. Идея построить трактор с двигателем внутреннего сгорания принад- лежит американским изобретателям Харту и Парру, предложившим проект такой машины в 1896 г. Через несколько лет, в 1901 г., были по- строены несколько первых колесных тракторов, названных по имени изобретателей «Харт — Парр». После длительных экспериментов и техни- ческой доводки тракторы на колесном ходу с 1907 г. получают практиче- ское применение в сельском хозяйстве. Серийное изготовление гусе- ничных тракторов впервые осуществила американская фирма «Холт» в 1912 г. Использование гусениц в качестве ведущего движителя позво- лило уменьшить удельные нагрузки и повысить сцепление машины с поч- вой. 37
Глава J. Развитие системы машин Первые колесные и гусеничные тракторы с двигателями внутреннего сгорания имели довольно большую мощность (60—80 л. с.), так как глав- ным их назначением было перемещение многокорпусных плугов для вспаш- ки земли. С 1913—1915 гг. начался также выпуск тракторов малой мощ- ности (16—25 л. с.), которые были более удобными благодаря своей ма- невренности и пригодности для многих сельскохозяйственных работ, а также для транспортировки. Очень важно было оборудовать трактор специальным шкивом для отбора мощности. Так, гусеничный трактор «Клетрас», имея мотор мощностью 24 л. с., позволял приводить от своего шкива молотилку, мельницу, лесопильную раму и т. д. На крюке этот трактор развивал мощность в 12 л. с. для работы с плугами, сеялками, жатвенными машинами. Большую известность получили колесные трак- торы заводов Г. Форда («Фордзон») мощностью 18 л. с. на шкиве и 12 л. с. на крюке. О том, как быстро росло производство тракторов, можно судить по данным об их выпуске в США: если в 1915 г. все американские фирмы («Мас-Cormik», «Holt», «Ford» и др.) изготовили около 20 тыс. тракторов, то в 1918 г. их выпуск превысил уже 133 тыс. штук. Тракторы получают всеобщее распространение в сельском хозяйстве США, Англии, Франции, Германии и других стран. В первых десятилетиях нашего века начинается производство еще одной важнейшей сельскохозяйственной машины — комбайна. Это ком- бинированная машина для одновременного совмещения ряда процессов обработки зерновых культур; предшественником комбайна была слож- ная молотилка. Первые работоспособные конструкции комбайнов, изго- товленные в 1905—1915 гг., производили жатву, обмолот и очистку зерна. Несовершенство механизмов и частые поломки сдерживали развитие комбайностроения; в 1914 г. общий выпуск американских комбайнов со- ставил 270 штук, в дальнейшем производство комбинированных машин возрастает, достигнув в 1920 г. уже 3227 штук. Несмотря на технический прогресс сельскохозяйственного машино- строения, обеспечившего развитие системы земледельческих машин, в целом оснащенность сельского хозяйства машинной техникой при ка- питализме неизбежно отстает от промышленности. Если паровой двига- тель привел к коренным техническим преобразованиям в промышленно- сти, то в сельском хозяйстве он нашел довольно ограниченное применение (главным образом в паровых плугах и молотилках). Электрический при- вод в сельском хозяйстве в рассматриваемый период использовался редко, в основном для вспомогательных целей. Применение двигателей внутреннего сгорания в сельском хозяйстве намного запоздало по срав- нению с промышленностью и транспортом. Конечно, крупные капитали- стические предприятия применяют машинную технику в больших мас- штабах, но масса мелких сельских производителей оказывается не в со- стоянии использовать технические нововведения и покупать дорогостоя- щие сельскохозяйственные машины. Поэтому при капитализме нигде не сохраняется столько первобытных приемов труда, как в земледелии. Ма- шинная техника здесь повсеместно сосуществует с ручной и по временам даже вытесняется ею. «Земледелие отстает в своем развитии от промыш- ленности — явление, свойственное всем капиталистическим странам и сос- ставляющее одну из наиболее глубоких причин нарушения пропор- 38
Глава I. Развитие системы машин циональности между разными отраслями народного хозяйства, кризисов и дороговизны» 6. В период интенсивного развития промышленности и транспорта, уско- ренного роста городов и создания новых промышленных центров резко возрастает потребность в продукции тех отраслей, которые перерабаты- вают продукты сельского хозяйства,— мукомольной, хлебобулочной, масложировой, сахарной, мясной, молочной, винно-водочной, табачной промышленности. Если в предшествующие исторические периоды сель- скохозяйственная продукция перерабатывалась в примитивных усло- виях мелкотоварного хозяйства и это в достаточной мере обеспечивало запросы небольших городов и селений, то в последней трети XIX в. поло- жение коренным образом изменилось. Рост производства продуктов в боль- ших масштабах был невозможен без создания специализированных пере- рабатывающих отраслей промышленности, их серьезного технического оснащения, создания многочисленных рабочих машин. Лишь объеди- нение этих машин в заданной технологической последовательности могло обеспечить массовый выпуск продукции. Формирование и развитие системы машин в перерабатывающих от- раслях производства происходило еще в середине XIX в., но особенно ускорилось в 70—90-х годах, когда выпуск такой продукции, как мука, сахар, масло, мясо, табак, начал исчисляться в сотнях тысяч и миллионах тонн. Рассмотрим, к примеру, как осуществлялись производственные процессы в системе машин и аппаратов сахарной промышленности. По- ступавшие на сахарные заводы свекловичные корни после предваритель- ной очистки направляли в моечные машины. Тщательно обмытые корни ковшовым элеватором подавали к резательной машине, откуда нарезанные свекловичные пластинки по конвейеру поступали в диффузоры, где из- влекали сок. Полученный сок фильтровали и заливали в специальные котлы, в которых осуществлялись процессы дефекации и сатурации, т. е. очистки и обработки с помощью извести и угольной кислоты. Очищенный сок выпаривали, снова фильтровали и направляли в уварочные аппараты, где он превращался в густую массу, а затем поступал для окончательной концентрации в вакуум-аппараты, после чего застывал в виде кристал- лической массы в особых сосудах. Окончательное размешивание и полу- чение готовых кристаллов сахара проводили на центрифугах. В конце процесса сахар снова очищали, подвергали механическому контролю, взвешивали и упаковывали. Высокопроизводительная система машин получила применение в та- бачном производстве. Увлажненные табачные листья поступали в сор- тировку, где их распределяли по качеству листьев и сортировали в от- дельные смеси; после этого табак направляли в кротильные станки для резки на тонкие волокна шириной от 0,2 до 1 мм. Затем по ленточному конвейеру табачные волокна поступали к вращающимся рифленым вал- кам, которые прессовали табак и подавали его к резательной машине, отсекавшей слои спрессованного табака необходимой ширины. Следую- щими по ходу технологического процесса были раструсочные машины, где спрессованную крошку еще раз перетряхивали, перемешивали и одно- временно при помощи теплой вентиляции просушивали до влажности 8 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 27, с. 219. 39
Глава I. Развитие системы машин не более 15—20%. После раструски табак поступал в упаковочные ма- шины, где его укладывали в жестяные коробки пли в бумажные и кар- тонные бандероли. Для производства папирос использовали гильзы, которые в тысячах и миллионах штук вырабатывались особыми гильзо- мундштучными машинами. Гильзы и крошеный табак подавали в папи- роснонабивные машины, которые металлическими шомполами проталки- вали табак в гильзы, обжимали готовые папиросы и укладывали их в су- шильные коробки. После просушки папиросы конвейерными установ- ками подавались к укладочным машинам, которые распределяли их по пачкам соответствующей марки. Затем пачки запечатывали, собирали в пакеты по 10—20 или 30 штук и раскладывали в ящики. Разнообразные системы машин и аппаратов обеспечили огромный рост выпуска продукции на мукомольных и хлебопекарных заводах, мас- лобойных, мясоперерабатывающих, молочных, пивоваренных, спирто- водочных п других предприятиях перерабатывающей промышленности. Так, на чикагских бойнях в США благодаря механизации операций за- боя скота, конвейеризации процессов очистки, обработки и разделки туш суточная производительность была доведена до десятков тысяч голов скота. Таким образом, перерабатывающие отрасли промышленности, используя в качестве предметов труда продукцию сельскохозяйственного производства, а в качестве орудий труда — системы машин, механизмов и аппаратов, смогли уже к концу XIX в. осуществить массовый выпуск готовой продукции. 6. ЗАРОЖДЕНИЕ МАССОВОГО ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В МАШИНОСТРОЕНИИ Одной из существенных особенностей развития производства в на- чале XX в. явился переход к массовому специализированному произ- водству, связанному с выпуском однотипной стандартной продукции во многих тысячах и даже миллионах экземпляров. Наиболее важным по своим последствиям было освоение массового выпуска продукции в машиностроении — в производстве машин машинами. Именно это соз- давало материальные предпосылки дальнейшего развития механизации в промышленности, строительстве, транспорте, сельском хозяйстве. Переход к массовому производству в машиностроении был подготов- лен формированием и развитием разветвленной системы машин. Он стал возможным на основе глубокой специализации металлообрабатывающего оборудования, расширения типажа и номенклатуры металлорежущих станков, перевода их на индивидуальный электропривод. Массовое про- изводство в машиностроении было обеспечено колоссальным повышением производительности станочного парка, широким использованием прин- ципов взаимозаменяемости и новых методов организации машинострои- тельного производства. Вместе с тем в течение XIX столетия машино- строение и металлообработка накопили довольно большой опыт изготовле- ния крупных партий различных деталей, инструментов, приспособ- лений (в частности, крепежных изделий — болтов, винтов, гаек, а также различных блоков, подшипников, режущего и слесарного инструмента и т. д.). 40
Глава I. Развитие системы машин Совершенно особую, во многом определяющую роль в техническом прогрессе машиностроения, в утверждении в нем технологических и орга- низационных принципов массового производства сыграло становление и развитие автомобилестроения — наиболее сложного и массового про- изводства транспортных машин. Конечно, некоторые принципы массового выпуска изделий в маши- ностроении были заложены уже в 60—70-х годах, когда осваивалось про- изводство швейных машин, некоторых видов военной техники (в частности, стрелкового вооружения, боеприпасов) и ряда других изделий. Однако это была продукция не слишком большой сложности: каждое готовое из- делие состояло из нескольких, максимум — из нескольких десятков де- талей. Иное дело в автомобилестроении. Здесь каждая машина представ- ляет собой сложный механический комплекс, состоящий уже не из десятков, а из многих тысяч разнообразных деталей. Это потребовало соз- дания новых видов станочного оборудования, кузнечно-прессовых и ли- тейных машин, нового инструмента, термических установок, специальных внутризаводских и внутрицеховых транспортных систем, новых методов- сборочных работ, новых форм организации и управления производ- ством. Характерной особенностью массового производства в машинострое- нии, его необходимым условием явилась организация поточного- производства, при котором изготовление и сборка изделий осу- ществляются в поточных линиях, представляющих собой совокупность ра- бочих машин и рабочих мест, расположенных по ходу технологического- процесса изготовления изделий. За каждым станком или рабочим местом в поточной линии закреплены одна или несколько аналогичных опера- ций обработки одного либо нескольких изделий, изготовляемых одновре- менно или попеременно; это требует высокопроизводительного специа- лизированного оборудования, обеспечивающего повышение производи- тельности труда и высокое качество работы. В развитом поточном производстве обрабатываемые изделия пере- даются на следующую операцию немедленно после выполнения пре- дыдущей. Этому способствуют межоперационные транспортные устрой- ства (рольганги, склизы и т. п.), а в наиболее механизированных произ- водствах — конвейерные системы изготовления и сборки изделий. Обеспечивается равномерный ход производственного процесса,, ритмичный выпуск продукции, высокая производительность труда, сни- жение себестоимости изготовляемых изделий. Высшей стадией развития поточного производства является комплексная механизация и автома- тизация всего технологического процесса. Особенности зарождения и развития поточного производства в авто- мобилестроении рассматриваются в гл. VIII. Здесь же отметим, что ини- циатор поточного производства известный американский предпринима- тель Г. Форд, применив на своем заводе конвейеры для механизации внутризаводского транспорта при сборке автомобилей, добился большого- повышения производительности труда (в то время выпускаемые Г. Фор- дом автомашины состояли приблизительно из 5 тысяч частей). Основой нового метода было использование системы машин, обеспечивавшей все- болыпую степень непрерывности производства. Главная идея нового прин- ципа организации работ состояла в том, что все детали доставляли непо- 41
Глава I. Развитие системы машин средственно к рабочим местам, а рабочие должны были выполнять одну и ту же операцию, используя одно и то же движение. Создание так называемого «сборочного пути» и усовершенствование принципа потока привели к значительному росту производительности труда. Так, если вначале на сборку магнето один рабочий затрачивал 30 мин, то после расчленения этого процесса на 29 операций время сборки сократилось до 13 мин. Расчленение сборки двигателя на 48 отдельных операций повысило производительность труда в три раза. Аналогичные результаты были достигнуты при сборке шасси, кузова и т. и. Применение конвейеров с изнуряющим принудительным ритмом из- матывало рабочих, истощало их жизненные силы; оно представляло собой наиболее резкую форму наступления капитала на рабочий класс [22, 23]. Подобные же методы максимального ускорения производственных процессов лежали в основе системы организации труда, разработанной в США Ф. Тейлором и изложенной в его книгах «Научные основы органи- зации промышленных предприятий» и «Административно-техническая ор- ганизация промышленных предприятий» (1909—1915 гг.). Давая харак- теристику тейлоровской «научной системы» выжимания пота, В. И. Ле- нин подчеркивал, что она соединяет в себе зверство буржуазной эксплу- атации и ряд крупных научных завоеваний в деле анализа трудовых про- цессов, улучшения организации производства, систем учета, контроля и т. д. Критикуя тейлоризм, В. И. Ленин в то же время отмечал, что эта система поточного производства должна быть тщательно изучена и из нее необходимо взять все прогрессивное и рациональное 6. 7. СТАНОВЛЕНИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ МАШИНОВЕДЕНИЯ Всемирные промышленные выставки, организованные в 60—80-х годах XIX в., продемонстрировали заметный прогресс мирового машинострое- ния. Число машин в различных областях производства из года в год уве- личивалось. Возрастали и потребности создателей машин в научном осмыс- лении и обосновании опыта проектирования машин, в разработке методов их расчета и изготовления. Механика машин, бывшая до середины XIX в. в основном наукой описательной, начинает пользоваться аналитическими, графическими и экспериментальными методами исследований. Происходит первоначаль- ная дифференциация теории машин: из нее выделяются описательное машиноведение, теория паровой машины, некоторые ответвления науки о машинах различных производств, в частности о транспортных маши- нах; к концу столетия оформляется в самостоятельное научное направле- ние учение о деталях машин. Усложняется и расчленяется теория механизмов, выделяются кине- матика механизмов, кинематическая геометрия: самостоятельное значе- ние получает теория шарнирных механизмов, начинает разрабаты- ваться учение о структуре механизмов. В связи с растущим применением передач в машинах развивается теория зубчатых зацеплений, появляются приближенные методы расчета ременных и цепных передач. В динамике • См.: Там же, т. 36, с. 189—190, 212, 279. 42
Глава I. Развитие системы машин машин к началу XX в. самостоятельное значение приобретают теория тре- ния и теория автоматического регулирования. Естественно, что в период, когда техника развивалась в основном на базе эмпирических поисков, наука о машинах следовала за развитием машин и лишь в отдельных случаях могла опережать те или иные техни- ческие достижения. Поэтому не приходится удивляться разноречию не только теоретических положений, но и определений, терминологии, клас- сификации и т. п. в XIX в. [9. 24—26]. Исключительно важный вклад в изучение машин, в выяснение их роли и значения в общественном производстве внесли К. Маркс и Ф. Эн- гельс. Именно К. Марксу принадлежит строго научное и всестороннее оп- ределение машин, данное им в 13-й главе «Капитала»: «Всякое развитое машинное устройство состоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец машины-орудия, или рабочей машины. Машина-двигатель действует как движущая сила всего механизма. Она или сама порождает свою двигательную силу, как паровая машина, калорическая машина, электромагнитная машина и т. д., или же получает импульс извне, от какой-либо готовой силы при- роды, как водяное колесо от падающей воды, крыло ветряка от ветра и т. д. Передаточный механизм, состоящий из маховых колес, подвижных валов, шестерен, эксцентриков, стержней, передаточных лент, ремней, проме- жуточных приспособлений и принадлежностей самого различного рода, регулирует движение, изменяет, если это необходимо, его форму, напри- мер превращает из перпендикулярного в круговое, распределяет его и переносит на рабочие машины. Обе эти части механизма существуют только затем, чтобы сообщить движение машине-орудию, благодаря чему она захватывает предмет труда и целесообразно изменяет его» 7. Марк- систский анализ технических, экономических и социальных аспектов машинного производства явился действенным и мощным стимулом для изучения проблем машинной техники, расширения и углубления исследо- вательских работ, возникновения науки о машинах. В ходе развития машинного производства машиноведение становилось все более важным, а в некоторых случаях определяющим фактором тех- нического прогресса машиностроения. Значительная роль принадлежала тем широким научным поискам и многочисленным исследованиям, кото- рые были начаты в последней трети XIX в. и развиты в первые десятилетия XX в. [24, 26, 27]. Наиболее существенный вклад в науку о машинах внесли ученые и инженеры, имевшие большой практический опыт и преподававшие в уни- верситетах, технических институтах, колледжах, военных училищах. Сре- ди них — видные французские ученые: Ш. Лабуле, который издал об- стоятельный «Курс кинематики или теории механизмов», выдержавший в 70—80-х годах три издания; Ж. Б. Беланже, написавший «Курс кине- матики», Г. Гупийер, подготовивший первый университетский учебник «Курс механизмов» и специальную монографию «Теоретический и прак- тический курс о зацеплениях», посвященный зубчатым передачам в ма- шинах; профессор А. Резаль, выпустивший «Трактат чистой кинематики»; профессор А. Маннгейм, оформивший кинематическую геометрию в са- 7 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 23, с. 384. 43
Глава I. Развитие системы машин мостоятельное научное направление. В этой же области успешно рабо- тали видный бельгийский ученый Ф. Жильбер и один из основополож- ников статистической кинематики, американский ученый В. Гиббс. В Англии наибольшую роль в развитии кинематики машин на рубеже XIX—XX вв. сыграли работы А. Кейли, Д. Сильвестра и особенно А. Кеннеди, создавшего первый английский учебник по механике машин. Значительный вклад в развитие учения о машинах внес знаменитый не- мецкий машиновед Ф. Рело. Им были исследованы и сформулированы многие понятия в теории машин и механизмов, предложены принципы классификации, изучена история машин. К работам Рело примыкают ис- следования других немецких ученых: Ф. Грасгофа, выпустившего в пе- риод 1870—1890 гг. три тома «Теоретического машиностроения», и Л. Бур- местера, создавшего известный «Учебник кинематики» (1888 г.), в котором впервые для исследования механизмов были применены методы кине- матической геометрии. Многим обязана наука о машинах крупнейшему русскому ученому, профессору Петербургского университета П. Л. Чебышеву. Он первый применил в механике машин математические методы и преобразовал ее из науки описательной в науку расчетную. Главным направлением работ Чебышева в области кинематики было создание им теории шарнирных ме- ханизмов, сыгравшей впоследствии крупную роль в развитии теории машин. Решение Чебышевым многих задач по регуляторам, парораспре- делению, прессам, счетным машинам, весам и т. д. послужило и развитию теории, и непосредственной практике машиностроения. Достаточно ска- зать, что регуляторы Чебышева удостоились золотых медалей Всероссий- ской выставки (1870 г.), Всемирных выставок в Вене (1873 г.), Филадель- фии (1876 г.) и Париже (1878 г.). Продолжателями работ Чебышева были его ученики и последова- тели — П. О. Сомов, успешно разрабатывавший теорию структуры ме- ханизмов и их классификацию; Н. Б. Делоне, выпустивший «Лекции по практической механике»; В. Н. Литии, издавший впервые в России мо- нографию «Кинематика»; X. И. Гохман, написавший «Кинематик>' ма- шин». Видным ученым-машиноведом был профессор И. А. Вышнеградский, плодотворно работавший в 60—80-х годах в области практического маши- ностроения, динамики машин, расчета и проектирования подъемных ма- шин; им же были заложены основы теории автоматического регулирова- ния. Огромной заслугой Вышнеградского явилось введение в учебных заведениях России преподавания машиностроительных дисциплин, под- готовка инженерных кадров для производства машин на отечественных заводах. «И. А. Вышнеградскип образовал несколько поколений меха- ников и строителей машин,— писал проф. В. Л. Кпрпичев.— Ученики его теперь рассеяны по всему лицу нашего обширного отечества и, поль- зуясь сообщенными им знаниями, успешно работают теоретически и прак- тически на поприще машиностроения. С тех пор оно стало у нас туземным делом... Это один из лучших примеров того огромного значения, которое могут представить учитель и школа для действительной жизни» [28, с. 15]. В последней четверти XIX в. получает развитие динамика машин, связанная, как правило, с исследованием паровых машин и кривошипно- шатунных механизмов. В этот период появляется монография австрий- 44
Глава I. Развитие системы машин ского ученого И. Радингера «О паровых машинах с высокой скоростью поршня» и книга немецкого ученого Р. Прелля «Опыт графической дина- мики», в которой впервые были поставлены многие вопросы динамики ме- ханизмов, получившие свое дальнейшее развитие в конце прошлого и первой четверти нынешнего века. В 80—90-х годах немецкий профессор М. Рюльман опубликовал крупное энциклопедическое сочинение — «Об- щее машиноведение» в четырех томах; эта работа содержала многие исто- рические экскурсы и обобщала мировой опыт создания энергетических и технологических машин. На рубеже XIX и XX вв. и в первые десятилетия XX в. наибольший вклад в науку о машинах вносят ученые Германии и России. В 1900 г. выходит в свет второй том «Теоретической кинематики» Ф. Рело, послу- живший как бы катализатором многих работ в области механики машин. Интересные исследования в этом направлении выполнили Р. Мюллер, О. Мор, Л. Бурместер. Крупными достижениями ознаменована деятель- ность видного немецкого ученого, профессора Ф. Виттенбауэра, создав- шего систему графических методов исследования динамики механизмов и машин. Изданная Виттенбауэром «Графическая динамика» явилась синте- тическим трудом, в котором на основе многих обобщений излагались методы кинетостатического и динамического расчета механизмов, ставились некоторые проблемы механики машин. Весьма широкой и плодотворной была на рубеже столетий деятель- ность русской школы механики машин. Россия, в целом значительно уступавшая в промышленном развитии главным капиталистическим стра- нам мира, имела ряд солидных технических школ. Многие русские про- фессора сочетали работу в университетах с преподаванием в технических вузах. Проблемы механики машин, расчета и проектирования транспортных, подъемных, торных, сельскохозяйственных машин нашли широкое от- ражение в работах Н. Е. Жуковского, Н. И. Мерцалова, П. К. Худя- кова, А. И. Сидорова, В. П. Горячкина, Л. В. Ассура, В. И. Гриневец- кого, Д. С. Зернова и др. Профессор Н. Е. Жуковский, работы которого по аэродинамике принесли ему мировую славу, был крупнейшим иссле- дователем в области теории механизмов и машин, выдающимся педагогом и популяризатором идей механики машин. Широкую известность полу- чили его работы «Распределение давлений на нарезке винта и гайки», «О скольжении ремня на шкивах», «О трении в машинах» и др. Курс при- кладной механики, прочитанный Н. Е. Жуковским в Московской прак- тической академии коммерческих наук, был впервые издан в 1901 г. В 1909 г. выпущен специальный курс регулирования машин, прочитан- ный Жуковским в МВТУ; в курсе были две обширные части: статика и ди- намика регулятора. Работы Н. Е. Жуковского на много лет сохранили свое непреходящее теоретическое и практическое значение; не удивитель- но, что они многократно переиздавались [29]. Капитальным трудом «Динамика механизмов» обогатил науку о ма- шинах проф. Н. И. Мерцалов. Создателем классической теории структуры и классификации механизмов был ученик Жуковского Л. В. Ассур. Но- вый оригинальный курс «Элементы машиноведения» основал в начале 900-х годов профессор МВТУ А. И. Сидоров. Его курс представлял собой своеобразную энциклопедию по машиноведению: здесь были заложены 45
Глава I. Развитие системы машин научные основы теории механизмов и машин, общего машиноведения, принципы расчета и проектирования деталей машин и самих машин. Наряду с известным немецким ученым К. Бахом, издавшим курс «Де- тали машин», проф. А. И. Сидоров явился создателем отечественной шко- лы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Ему принадлежат также интересные «Очерки по истории техники» [30]. Проблемы трения в машинах и создания высокоэффективных способов жидкостной смазки успешно разрабатывал профессор Н. П. Петров — один из основателей гидродинамической теории трения. Он впервые дал сложным явлениям трения математическую интерпретацию, создал ме- тоды их точного измерения и регулирования, ввел в практику машино- строения многие ранее неизвестные коэффициенты трения, разработал правила изготовления смазок для узлов машин. Особое значение для становления науки о машинах имели труды про- фессора В. П. Горячкина. Дело в том, что на протяжении длительного пе- риода развития машиностроения учение о рабочих, или технологических, машинах выпало из поля зрения машиноведов; им занимались, как пра- вило, технологи, и сводилось оно в основном к описательным курсам. Базой для создания теории технологических машин В. П. Горячкин избрал парк сельскохозяйственных машин, достаточно большой и разно- образный в то время. В период 1909—1914 гг. опубликованы такие труды В. П. Горячкина, как «Теория жатвенных машин», «Теория барабана», «Зерносушилки», «Веялки и сортировки», «Силы инерции и их уравнове- шивание». В 1919 г. издана монография «Земледельческая механика», ставшая первым в технической литературе трудом, где обобщены вопросы теории рабочих машин. Идеи проф. В. П. Горячкина, развитые в после- революционное время, внесли большой вклад в советскую науку о маши- нах.
Глава II ОТ ПАРА К ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ 1. КРИЗИС ПАРОВОЙ ТЕХНИКИ Бурное развитие капитализма во второй половине XIX в. во всех раз- витых странах вызвало полный технический переворот в промышлен- ности и быстрый прогресс машинного производства. На определенном историческом этапе развития система машин, состоявшая из универсаль- ного парового двигателя, рабочих машин и передаточных механизмов, стала господствующей формой капиталистического производства. На протяжении всего XIX в. продолжалось усовершенствование паровой машины. С 1800 г., когда окончилось действие патентов Уатта, конструкторы различных стран особенно активно включились в работу по улучшению технических показателей паросиловых установок с порш- невым паровым двигателем. Хотя основные конструктивные детали па- ровой машины и термодинамические основы ее работы оставались неиз- менными, произошло качественное изменение паровой техники, выра- зившееся в повышении показателей интенсивности: возросли давление и перегрев пара, число оборотов, удельные тепловые и силовые нагруз- ки и т. д. Использование перегрева пара, начатое еще в 60-х годах, осо- бенно широко распространилось в 90-х годах. Появление быстроходных технологических машин и двигателей транспортных средств потребовало' увеличения КПД паровых машин. Большое внимание постоянно уделя- лось также системам парораспределения, благодаря чему появились тех- нически совершенные устройства. Этому в значительной мере способство- вали разработки американского инженера Джорджа Корлиса. Регулиро- вание в его конструкциях сочеталось с небольшим расходом пара и дало^ основу для изготовления машин большой мощности. На Филадельфийской выставке 1876 г. экспонировалась балансирная машина Корлиса мощ- ностью 2500 л. с. и скоростью вращения 36 об/мин. Однако парораспре- делительные краны в его машинах не могли работать при перегретом паре, а балансир — при большом числе оборотов и потому не могли следовать за основной тенденцией развития паротехники последней четверти XIX в. Дальнейшее развитие паровых поршневых двигателей пошло по пути соз- дания многоцилиндровых конструкций с многократным расширением пара; это привело к повышению КПД в результате использования высо- кого перепада давлений и уменьшения теплообмена между паром и стен- ками рабочих цилиндров. В 90-х годах появились машины с двух-, трех- и четырехкратным расширением пара. Благодаря многим техническим усовершенствованиям к концу XIX в. термический КПД паровых машин возрос в 5 раз [1, с. 13—14]. Паровая машина как универсальный двига- тель крупной машинной индустрии, транспорта и в известной степени сельского хозяйства (локомобили) занимала все более прочные пози- ции вплоть до 70—80-х годов. 47
Глава II. Or пара к электричеству Вместе с расширением машинного способа производства во второй половине XIX в. поступательно развивалась теплоэнергетика в целом. В этот период создавались достаточно экономичные и надежные паро- генераторы, которые удовлетворяли потребности стационарной и тран- спортной энергетики. В развитии котлостроения явно обнаружилась тенденция к повышению давления пара и росту производительности. По- степенно вырабатывалась наиболее рациональная конструкция с деле- нием газового тракта и водяного объема котла на большое число труб малого диаметра. В результате сложились два основных вида парогенера- торов: газо- и водотрубные. Газотрубные котлы наибольшее признание нашли в судовых, локомотивных и локомобильных установках; водотруб- ные — в стационарных установках, в том числе на первых тепловых элек- тростанциях. В 60—70-х годах возникли двухкамерные водотрубные кот- лы,в конце XIX в. — секционные [2, с. 284]. Двухкамерные котлы, отличав- шиеся лишь некоторыми деталями, изготовляли с давлением в пределах •3—8 ат западноевропейские заводы. Типичной конструкцией двух- камерных котлов был котел Штейнмюллера, выпускавшийся в Германии. Повышение давления пара привело к необходимости разделения ка- мер на секции (котлы «Babcock and Wilcox», Шухова, Бельвиля и др.). Особенно высококачественными секционными водотрубными котлами были котлы фирмы «Babcock and Wilcox» и конструкции В. Г. Шухова. Запатентованный в 1896 г. котел Шухова, отличавшийся невысокой сто- имостью, малой металлоемкостью и легкой транспортабельностью, полу- чил распространение главным образом в России. К концу прошлого века относится также появление вертикально-во- дотрубных котлов с прямыми и изогнутыми трубками, ввальцованными непосредственно в барабан. Характерным примером стационарного вер- тикального котла может служить четырехтрубный котел конструкции американца Стирлинга (1894 г.). Благодаря конструкции, позволявшей компоновать три, четыре, пять и шесть барабанов, он получил широкое распространение. Одновременно с котлом Стирлинга использовали мно- гобарабанный котел Гарбе (Германия), также допускавший различные компоновки барабанов. К концу XIX в. в водотрубных паровых котлах была достигнута от- носительно высокая паропроизводительность: отдельные конструкции позволяли получать суммарную поверхность нагрева свыше 500 м2 с сум- марной паропроизводительностью более 20 т/ч [3, с. 361—369]. С укрупнением промышленных предприятий, с увеличением веса и га- баритов обрабатываемых материалов и полуфабрикатов возро ели тре- бования к энергетической базе промышленности, существенно увели- чился расход энергии отдельными предприятиями, возникала все большая необходимость в привлечении мощных двигателей. Постепенно рост мощ- ности теплосиловых установок перестал сопровождаться пропорциональ- ным увеличением количества выработанной продукции или снижением ее себестоимости. Это обстоятельство было вызвано увеличением непроиз- водительных расходов на доставку топлива от места его природного рас- положения к силовым установкам и увеличивающимися потерями на пе- редачу и распределение механической энергии от паровой машины к ма- шинам-орудиям. Главным недостатком парового двигателя становилась трудность передачи и «дробления» получаемой от него энергии. 48
Глава II. От пара к электричеству Энергия передавалась в основном по трансмиссиям, обеспечивающим вращательное движение рабочих машин. Во второй половине XIX в. усилились поиски рациональных конструкций всех звеньев передаточных устройств; под влиянием запросов практики разрабатывались теорети- ческие основы механических передач [4]. Несмотря на усовершенствования в конструкциях каждого из отдель- ных узлов трансмиссии, доля мощности на преодоление потерь энергии росла, а общий коэффициент полезного действия неуклонно снижался. Поскольку потери резко возрастали вместе с увеличением количества передаваемой энергии и расстояний ее передачи, то ограничивалась мощ- ность отдельных силовых установок и, как следствие, затруднялась кон- центрация производства. В условиях непрерывно развивающейся круп- ной промышленности это было существенным недостатком паровой энер- гетики, приводившим ее в состояние кризиса [5]. Другой недостаток парового привода был связан с невозможностью пе- рехода при его использовании к прогрессивным формам организации промышленности, чего настоятельно требовала все большая механизация производственных процессов и рост числа машин. В 90-х годах стала от- четливо проявляться тенденция поточного производства как наиболее экономичная форма организации труда при массовом использовании ма- шин. Трансмиссионная система механического распределения энергии исключала возможность налаживания поточного производства. Значи- тельно реже применяли индивидуальный привод механизмов от мелких паровых машин, но этому виду механизации препятствовала нерентабель- ность небольших теплосиловых установок. Недостатки парового привода с механическим распределением энер- гии тормозили концентрацию и интенсификацию промышленного про- изводства. Появились двигатели внутреннего сгорания, но их доля в об- щем энергетическом балансе мира не была еще ощутимой. Таким образом, в последней трети XIX в. энергетическая техника переживала глубокий кризис, и в этот период стал зарождаться электрический способ передачи й распределения механической энергии. 2. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Развитие знаний об электричестве и магнетизме представляет собой яркий пример в истории науки, когда чисто научный комплекс опытов перерастает в самостоятельную, крупную отрасль техники и промышлен- ности. Зарождению практической электротехники в первой половине XIX в. предшествовали открытия, доказывающие взаимопревращение различных видов энергии: тепловой и механической, электрической и тепловой, электрической и химической. 20-е и 30-е годы XIX в. ознаменовались замечательными научными от- крытиями, приведшими, с одной стороны, к установлению связи между электричеством и магнетизмом, а с другой — к выяснению возможностей превращения электрической энергии в механическую. Толчком, возбу- дившим интерес ученых к электромагнетизму, послужило наблюдение, сделанное летом 1820 г. датским физиком X. К. Эрстедом: отклонение 4 Заказ Ml 727 49
ckajju к электричеству магнитной стрелки при приближении ее к проводнику с электрическим током. После открытия Эрстеда многие ученые обратились к исследованию нового явления. В сентябре 1820 г. французский физик Д. Ф. Араго обнаружил неизвестное до тех пор явление намагничивания проводника при протекании по нему тока, а также намагничивание железных опилок электрическим током. Опыты Эрстеда привлекли внимание и другого вы- дающегося французского ученого, А. М. Ампера, который, изучив влия- ние тока на магнитную стрелку, вывел правило, определяющее ее откло- нение в зависимости от направления тока («Правило пловца», 1820 г.). Он исследовал взаимодействие между линейными проводниками, обтекае- мыми током, и между токами и магнитами. В обоих случаях протекание тока вызывало механическое перемещение проводников. Ампер уста- новил законы механического взаимодействия электрических токов и заложил фундамент нового раздела в учении об электричестве — электро- динамики. Важное значение имело затем выведенное французскими уче- ными Ж. Б. Био, Ф. Саваром и П. С. Лапласом математическое выра- жение силы взаимодействия тока и магнита. Следующим крупным шагом вперед на пути изучения механических взаимодействий токов и магнитов явились опыты М. Фарадея. В 1821 г. он наблюдал самопроизвольное вращение магнита вокруг прямого про- вода с током и вращение провода с током вокруг магнита [6]. Лаборатор- ные приборы Фарадея, демонстрировавшие непрерывное преобразование электрической энергии в механическую, были первым прообразом элек- трического двигателя. Исходя из того, что протекание электрического тока всегда сопровож- дается магнитными явлениями, Фарадей предугадал и возможность прев- ращения магнетизма в электричество. В 1831 г. он показал, что электри- ческий ток возникает как в неподвижном проводнике, находящемся в пе- ременном магнитном поле, так и в проводнике, который сам перемещается в неизменном магнитном поле. Полгода спустя это же явление, названное позднее электромагнитной индукцией, наблюдал американский физик Д. Генри. Два выдающихся ученых на разных континентах независимо друг от друга почти одновременно пришли к одному и тому же выводу. В изучение электромагнитной индукции большой вклад внесли ис- следования русского физика Э. X. Ленца. В 1833 г. он сформулировал универсальное правило для определения направления индуцированных токов (закон Ленца), выразившее, по существу, принцип обратимости электрических машин [7]. Более определенно этот принцип был высказан Ленцем в 1838 г. В том же году он впервые показал, что магнитоэлектри- ческая машина И. Пиксии может работать и как двигатель. Этот опыт нам- ного опередил последующие демонстрации обратимости электрических машин: на 22 года демонстрацию итальянского физика А. Пачинотти и на 35 лет — французского ученого И. Фонтена. Но на практике к исполь- зованию принципа обратимости не прибегали, и вплоть до 70-х годов- прошлого века развитие электрических генераторов и разработка двига- телей шли самостоятельными путями. Исследования в области электромагнетизма непосредственно пред- шествовали созданию электрических машин. Вслед за открытием Фара- деем в 1821 г. взаимного вращения магнитов и проводников были созданы первые конструкции электрических двигателей. В 1824 г. английский фи- 50
Глава II. От пара к электричеству зик П. Барлоу и в том же году Ф. Араго построили лабораторные при- боры для демонстрации эффекта электромагнитного вращения. В 1827— 1828 гг. венгерский учитель физики А. Йедлик создал электромагнитный двигатель вращательного движения [8, с. 51]. В 1833 г. английский уче- ный В. Риччи для иллюстрации свойств постоянных магнитов создал конструкцию, в которой якорь вращался с помощью магнита [9, с. 10— 13]. Принципиально отличное конструктивное воплощение идеи исполь- зования электромагнитных воздействий для механических перемещений нашло в двигателях физиков Д. Генри (США) и Сальваторе даль Негро (Италия). В 1831 г. они создали электромагнитные приборы с качатель- ным движением якоря между полюсами магнита. На этом решении, так же как и на попытках других изобретателей построить двигатель с воз- вратно-поступательным движением якоря, сказалось неумение отсту- пить от конструктивных форм паровой машины. Все эти электродвигатели были так несовершенны, что не могло быть и речи об их практическом применении. Мощности первых электромаг- нитных приборов были крайне незначительными. Так, мощность элек- тродвигателя С. даль Негро (1834 г.) составляла всего 0,00006 л. с., но этот изобретатель высказал плодотворную идею о возможности приведе- ния в действие различных машин и механизмов с помощью электромаг- нитных устройств [10]. Наиболее существенные работы по созданию электродвигателей при- надлежали Б. С. Якоби [11]. Его двигатель, построенный в 1834 г., был основан на взаимодействии электромагнитов; мощность составляла около 15 Вт. Основным достоинством конструкции было вращательное движе- ние. Именно это позволило в будущем электрическому двигателю стать универсальным. Якоби совершенствовал свой первый двигатель. Новая модель пред- ставляла собой сборный агрегат из 40 отдельных двигательных элемен- тов, объединенных в две равные группы, каждая из которых располага- лась на своем вертикальном валу; источником питания служили гальва- нические батареи. Для производства опытов двигатель мощностью около 550 Вт был установлен на гребном боте, и 13 сентября 1838 г. бот с 11 пассажирами совершил небольшое плавание по Неве со скоростью до 4,4 км/ч [12].} Созданию в Петербурге двигателя для электробота предшествовали работы американского изобретателя Томаса Девенпорта, предложившего в 1837 г. конструкцию с вертикальным расположением вала, что существен- но уменьшало габариты двигателя. Но питание от гальванических ба- тарей оказалось крайне неэкономичным — от идеи использовать элек- тродвигатель в судоходстве пришлось отказаться. Поиски рациональных конструкций электродвигателей, действующих на принципе магнитных притяжений и отталкиваний, продолжались в 40—50-х и даже 60-х годах XIX в. Но этот тип двигателей не мог полу- чить сколько-нибудь широкого признания, так как ему были присущи серьезные недостатки; пульсирующий момент на валу, большое магнитное рассеяние, низкий КПД. Наиболее удачной конструкцией считается элек- тродвигатель французского электротехника П. Г. Фромана, организо- вавшего серийный выпуск своей модели 1847 г. на парижском заводе в 51 4*
Глава Л. От пара к электричеству 50—60-х годах [13, с. 59]. Его электродвигатели применяли для привода печатных машин в типографиях, иногда для жаккардовских ткацких станков, подъемников и других машин, которые работали всего по не- скольку часов в сутки. Лишь в подобных случаях электропривод мог конкурировать с паросиловыми установками. Существенным шагом вперед в истории развития электродвигателя была разработка кольцевого якоря с равномерно расположенными сек- циями обмотки и коллектором с большим числом пластин, обусловив- шего практически постоянный вращающий момент. Электродвигатель с кольцевым якорем был предложен итальянским ученым А. Пачинотти в 1860 г. Но это изобретение прошло незамеченным, так как еще не су- ществовало генератора, который смог был обеспечить экономичное пи- тание. Совершенствование электромашинпых генераторов до 70-х годов шло параллельно и независимо от развития электродвигателей. После откры- тия Фарадеем в 1831 г. электромагнитной индукции появился принци- пиально новый тип генераторов — магнитоэлектрические машины. Одна из первых — конструкция И. Пиксии (1831 г.). Генерация тока в магни- тоэлектрических машинах происходила вследствие перемещения кату- шек в поле постоянных магнитов или, наоборот, перемещения постоян- ных магнитов относительно катушек. В физических кабинетах опыты производили на магнитоэлектрических машинах лондонского мастера К. X. В. Кларка и лейпцигского конструктора Э. Штерера [14, с. 100, 104]. Практическое применение одними из первых нашли генератор Б. С. Якоби (1842 г.) для питания электрических запалов при взрывании мин [15] и генераторы французской фирмы «Альянс» (50-е годы) для пита- ния дуговых ламп (при маяках) и иногда для электролиза. Магнитоэлектрическим генераторам были присущи общие недостатки: быстрое размагничивание постоянных магнитов, пульсирующий ток, пе- регрев якорей, изготовлявшихся из сплошного куска стали, большое магнитное расстояние, громоздкость. Со временем этот тип генераторов был полностью вытеснен из прак- тики. В 50-х годах XIX в. появился более совершенный тип генератора бла- годаря главным образом работам немецкого врача В. Зинстедена, заме- нившего в 1851 г. постоянные магниты электромагнитами, и датского изобретателя С. Хиорта, открывшего принцип самовозбуждения. Неза- висимо от Хиорта венгерский физик А. Йедлик также обнаружил явление самоусиления магнитного поля электрической машины во время ее пуска в том случае, если обмотки возбуждения присоединялись к зажимам яко- ря [8, с. 57]. В конце 60-х годов англичане К. и С. Варли и немецкий ин- женер и электропромышленник В. Сименс создали первые генераторы с самовозбуждением, получившие название динамоэлектрических машин. Однако и они давали пульсирующий ток и сильно перегревались из-за несовершенства явпополюсных якорей [16, с. 32]. В развитии электрических машин крупным шагом вперед явилось соз- дание генератора с кольцевым якорем [14, с. 112], предложенного в 1870 г. французским изобретателем (бельгийцем по происхождению) 3. Т. Грам- мом. В изобретении Грамма особенно перспективной оказалась мысль снабдить кольцевым якорем машину с самовозбуждением. Динамомашина 52
Глава II. От пара к электричеству постоянного тока Грамма оказа- лась наиболее экономичным гене- ратором. Он обеспечивал практи- чески неизменный по величине ток. Существенное улучшение за- тем было сделано в 1873 г. немец- ким электротехником Ф. Гефнер- Альтенеком, который заменил кольцевой якорь барабанным. Такой генератор был пригоден для питания электрических дви- гателей, светильников и для веде- ния процессов электролиза. С этого времени для практического применения электричества откры- лась широкая дорога. Наметился переход к новой эре — эре электроэнергетики. Ей предшествовало последовательное, все более полное производствен- ное использование превращения энергии: от водяного колеса к теп- ловой машине, а затем к электро- двигателю. По выражению Ф. Энгельса, электричество замкнуло круг полезных трансформаций энергии: «...использование электричества откроет нам путь к тому, чтобы превращать все виды энергии — теплоту, механическое движение, электричество, магнетизм, свет — одну в дру- гую и обратно и применять их в промышленности» \ Динамоэлектрическая машина Грамма (Франция, 70-е годы XIX в.) 3. НАЧАЛО РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ Идея использования электрической энергии для освещения появилась еще у первых исследователей гальванического электричества. В 1801 г. Л. Ж. Тенар, пропуская через платиновую проволоку электрический ток, довел ее до белого накала. В 1802 г. русский физик В. В. Петров, получив впервые электрическую дугу, заметил, что ею может быть ос- вещен «темный покой». Тогда же он наблюдал электрический разряд в ва- кууме, сопровождавшийся свечением [17]. Несколько лет спустя англий- ский ученый Г. Дэви также высказывал мысль о возможности освещения электрической дугой. Таким образом, в экспериментальных работах на- чала XIX в. уже были выявлены три принципиально разные возможности электрического освещения, реализованные позднее в лампах накалива- ния, дуговых и газоразрядных осветительных приборах, однако до прак- тического их освоения было тогда далеко. Первые попытки были направлены на создание источника света, дей- ствующего вследствие накаливания проводника током. В 1820 г. фран- цузский ученый Деларю предложил цилиндрическую трубку с двумя 1 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 35, с. 374. 53
Глава II. От пара к электричеству концевыми зажимами для подвода тока и платиновой спиралью в ка- честве тела накала. Лампа Деларю оказалась непригодной для прак- тического использования [18, с. 299]. Изобретательская мысль об- ратилась к отысканию приемлемых материалов для тела накала и технологии его получения. Бель- гийский инженер Жобар в 1838 г. [9, с. 127], русский изобретатель Барщевский в 1845 г., немецкий механик Г. Гебель в 1846 г., английский физик Д. В. Свон в 1860 г. [14, с. 127,129] предлага- ли новые конструкции и усовер- шенствования, но ощутимого успе- ха достигнуто не было. В то же время было установлено, что в ка- честве тела накала могли быть использованы платина, обуглен- ные растительные волокна или ретортный уголь. Правда, платина была слишком дорогостоящей, а уголь — недолговечным. Для увеличения времени службы ла- бораторных образцов Г. Гебель в 1856 г. поместил тело накала в вакуум [3, с. 304]. К 1860 г. отно- сится создание русским подпол- ковником В. Г. Сергеевым ориги- нального прожектора (лампы-фа- ры), предназначенного для осве- щения минных галерей. Телом накала в лампе служила платино- вая спираль; предусматривалось водяное охлаждение прибора [19]. Заметный прогресс в создании электрических осветительных при- боров наступил в 70-е годы благо- даря работам русского изобрета- теля А. Н. Лодыгина и американ- ского изобретателя Т. А. Эдисона. В течение 1873—1874 гг. Лодыгин неоднократно устраивал времен- ное электрическое освещение на Лампы накаливания а — Лодыгина—Дидрихсона; б — Эдисона 54
Глава II. От пара к электричеству улицах и в общественных зданиях Петербурга с помощью созданных им светильников. В качестве тела накала в них использовались стержни из ретортного угля; для увеличения долговечности в ряде об- разцов (конструкции Лодыгина—Дидрихсона) монтировали несколько стерженьков, автоматически включавшихся взамен сгоравших, а из бал- лонов откачивали воздух. Лодыгин первым продемонстрировал практи- ческую пригодность и эксплуатационное удобство ламп накаливания, преодолев барьер скептического отношения многих ученых и инженеров к принципиальной возможности осуществления этого вида освещения. В 1879 г. Эдисон, добившись получения высококачественных мате- риалов для тела накала и улучшения откачки воздуха из баллона, создал лампу с продолжительным сроком службы, пригодную для массового употребления [20, с. 180—182]. Особенно стремительное развитие элек- трического освещения начинается после освоения технологии изготов- ления вольфрамовых нитей. Способ применения вольфрама (или молиб- дена) для тела накала впервые дал А. Н. Лодыгин, предложивший в 1893 г. накаливать платиновую или угольную нить в атмосфере хлористых соединений вольфрама (или молибдена) вместе с водородом. Начиная с 1903 г. австрийцы Юст, Ф. Ханаман [21] стали использовать идею Ло- дыгина в промышленном производстве ламп накаливания. Введение электрического освещения способствовало развитию раз- личных отраслей электротехники (электромашиностроения, электроизо- ляционной техники, приборостроения) и в конечном счете создавало объ- ективные условия для перехода к централизованному электроснабже- нию. На определенном этапе важная историческая роль в развитии электро- техники принадлежала также дуговому освещению. Интерес к разработке дуговых источников света проявился несколько позже, чем к лампам на- каливания, так как казалось, что создать конструкцию дуговой лампы, в которой бы обеспечивалась неизменность расстояния между электродами по мере их сгорания, затруднительно. Кроме того, долгое время не уда- валось разработать технологию изготовления качественных угольных электродов [22]. Первые дуговые лампы с ручным регулированием длины дуги построили французы — ученый Ж. Б. Л. Фуко и электротехник А. Ж. Аршро в 1848 г. [20, с. 127, 128]. Эти лампы годились лишь для кратковременного подсвечивания. Изобретательская мысль направляется на создание автоматических регуляторов с часовыми механизмами и с электромагнитными устройствами. В 50—70-х годах это были наиболее распространенные электроавтоматические устройства. Дуговые лампы с регуляторами получили некоторое применение на маяках, для освещения гаваней и больших помещений, требующих интенсивной освещенности. Однако конструкции злектродуговых светильников с регуляторами, на усовершенствование которых было затрачено много усилий, не могли служить для массового применения. Радикальное решение проблемы было найдено русским изобретателем П. Н. Яблочковым, предложившим в 1876 г. дуговую лампу без регулятора — «электрическую свечу» [23]. Решение Яблочкова было гениально просто: расположить электродные угли, изолировав их тонким слоем каолина, параллельно один другому и поставить вертикально. В таком положении по мере сгорания углей расстояние между ними не менялось — они сгорали подобно свече, и нуж- 55
Глава II. От пара к электричеству да в регуляторе отпадала. В про- цессе совершенствования своего изобретения Яблочков пришел к интереснейшим решениям, кото- рые существенно отразились на всем ходе развития электротех- ники. Прежде всего это относилось к освоению на практике перемен- ных токов. В течение всего пред- шествующего периода применение электричества базировал осьисклю- чительно на постоянном токе. Сло- жилось убеждение, что перемен- ный ток не пригоден для техниче- ских целей. Для питания же све- чей, как заметил Яблочков, лучше подходил переменный ток, обеспе- чивавший равномерное сгорание обоих углей. В короткий срок осветительные установки по систе- ме Яблочкова были переведены на питание переменным током. Есте- ственным результатом был увели- чившийся спрос на генераторы однофазного переменного тока. Яблочкову принадлежит заслуга решения задачи освещения любым числом ламп от одного генератора. До него каждая дуговая лампа должна была иметь свой источник тока. Яблочков разработал несколько весьма эффективных схем «дробления электрической энергии», одна из ко- торых — дробление посредством индукционных катушек — легла в основу построения электроэнергетических установок переменного тока, а сами индукционные катушки стали заметной вехой на пути создания трансфор- матора. В схемах Яблочкова впервые появились основные элементы со- временных энергетических установок: первичный двигатель, генератор, линия передачи и приемники. Электрические свечи Яблочкова, названные «русский свет», в конце 70-х годов появились на улицах и в общественных зданиях многих столиц мира; они проникли в производственные корпуса крупных заводов, на строительные площадки, верфи и т. п. С осени 1878 г., после основания в Петербурге предприятия П. Н. Яблочкова по изготовлению электриче- ских машин и аппаратов, введение электрического освещения в России также заметно ускорилось [24, с. 257]. Рост установок дугового электрического освещения вызывал потреб- ность в мощных источниках тока. Появление динамомашины — эконо- мичного электромашинного генератора — способствовало расширению сферы энергетического применения электричества. Разработка относи- тельно дешевого и доступного приемника электрической энергии повлекла 56
Глава II. От пара к электричеству за собой зарождение идеи централизованного производства электроэнер- гии. Таким образом, электродуговое освещение, не войдя в дальнейшем: в практику столь широко, как освещение лампами накаливания, сыграло- большую историческую роль в развитии новых направлений электротех- ники. 4. ПРОБЛЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА РАССТОЯНИЕ Создание экономичных машин постоянного тока и начальные шаги в; развитии электрического освещения и электрического привода не могли, бы внести кардинальных изменений в производственную практику, если бы не была решена другая краеугольная задача электроэнергетики — передача электрической энергии на расстояние. В 70—80-х годах XIX в. эта проблема стала актуальной в связи с возникновением крупных про- мышленных предприятий. Сама по себе потребность в способах передачи, энергии к потребителям, удаленным от источников механической энергии,, существовала и так или иначе разрешалась задолго до появления первых электростанций. Так, посредством проволочных канатов удавалось до- стигнуть дальности передачи до 120 м, а при устройстве промежуточных, блоков — до 5 км. Неоднократно предпринимались попытки использо- вать для передачи энергии сжатый воздух и гидравлическое давление, но- ни тот ни другой принцип не мог лечь в основу обеспечения механической, энергией фабрично-заводского производства в широком масштабе. Надежды изобретателей обратились к новому виду энергии — к элект- ричеству. Первые опыты передачи электрической энергии на расстояние относятся к началу 70-х годов. В 1873 г. французский физик И. Фонтен демонстрировал на Венской международной выставке свойство обрати- мости электрических машин: приводил в действие двигатель (машину Грамма) от генератора (такой же машины Грамма). Двигатель и генератор соединялись между собой кабелем длиной в 1 км. Таким образом была до- казана принципиальная возможность передачи механической энергии на относительно большое расстояние путем двойного преобразования энер- гии: механической в электрическую на генераторном конце и электриче- ской в механическую — у потребителя. Экономическая целесообразность такого принципа еще не была тогда доказана. Начиная с 1874 г. в течение нескольких лет русский военный инже- нер Ф. А. Пироцкий, стремясь доказать экономичность «электрической передачи силы», провел серию опытов, используя проводники большого- сечения — заброшенную ветку Сестрорецкой железной дороги. Прогрессивный путь решения проблемы передачи электрической энер- гии нашли в 1880 г. французский ученый М. Депре и русский физик Д. А. Лачинов. Математическим анализом существа физических процес- сов в системе генератор—линия—двигатель они показали, что эффектив- ность электропередачи может быть достигнута при увеличении напряже- ния в линии [25, 26]. Теоретический вывод, подытоживший эмпирические знания в области электрических машин и электрических цепей, послужил надежной плат- формой для последующих технических решений. В 1882 г. Депре построил. 57
Глава II. От пара к электричеству первую опытную электропередачу Мисбах — Мюнхен протяженностью 57 км, напряжением постоянного тока 1,5—2 кВ; КПД не превышал 0,22 % [27]. Первый практический шаг еще не дал благоприятных результатов, но он стал отправным пунктом для последующих работ. На новой опыт- ной установке Вазиль— Гренобль 1883 г. энергия, переданная в Гре- нобль (примерно 7 л. с.), использовалась для привода нескольких печат- ных и других машин. КПД передачи был равен 62%. Ф. Энгельс с исключительной прозорливостью оценил открытие Депре, громадное значение нового технического направления, увидев в нем не только зародыш будущего освобождения промышленности «почти от вся- ких границ, полагаемых местными условиями»2, но и источник глубочай- ших социальных изменений. Опыты передачи энергии большого масштаба были осуществлены в 4885 г.; напряжение линии передачи длиной в 56 км (между Крейлем и Парижем) достигло 6 кВ. Тогда это было предельным напряжением для машин постоянного тока по условиям изоляции и коммутации. Вскоре была осуществлена передача постоянного тока на более высокое напряжение — до 12 кВ. Однако электропередачи постоянного тока столь высокого напряжения были единичными. Трудности создания машин вы- сокого напряжения и преобразования тока высокого напряжения в ток низкого напряжения у потребителей заставили обратиться с середины 80-х годов к исследованию свойств переменных токов. 5. РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Переменный ток от магнитоэлектрических машин умели получать еще в 30-х годах XIX в., но на практике этот вид тока был признан и оценен значительно позже. До середины 70-х годов к генераторам переменного тока обращались эпизодически. Толчком к развитию этого вида электри- ческих машин, как уже отмечалось, послужило изобретение Яблочковым электрической свечи. К середине 80-х годов появились пригодные Для практических целей генераторы переменного тока благодаря многочис- ленным усовершенствованиям, внесенным Яблочковым, Граммом и анг- лийскими учеными и инженерами В. Томсоно.м (Кельвином), С. Ферран- ти, В. Мордеем, Д. Гордоном. В 1870—-1880-х годах был создан трансформатор. Сначала появились индукционные катушки Яблочкова (еще с разомкнутой магнитной систе- мой), служившие, как уже отмечалось, для «дробления» электрической энергии в осветительных установках. Затем работы И. Ф. Усагина, Л. Го- ляра, Э. Д. Гиббса и других изобретателей все более приближали аппарат к виду, который можно назвать трансформатором в современном понима- нии. В 1884 г. англичане Джон и Эдуард Гопкинсон впервые создали конст- рукцию с замкнутой магнитной системой, в 1885 г. венгерский электро- техник М. Дери и независимо от него С. Ферранти в Англии и А. Кеннеди в США предложили параллельное включение трансформаторов в питаю- щую линию [14, с. 175]. Аппарат с замкнутым шихтованным магнитным сердечником разработали венгерские электротехники О. Благи, М. Дери * Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 35, с. 374. 58
Глава II. От пара к электричеству и К. Циперновски и американский инженер В. Стенли. В создании на- дежных мощных силовых трансформаторов существенное значение при- обрело предложенное в конце 80-х годов Д. Свинберном масляное охлаж- дение [16]. Уже первые трансформаторы и генераторы однофазного переменного тока, обладавшие достаточно высокими эксплуатационными параметра- ми, позволили осуществить в 1884 г. пробные передачи электроэнергии на расстояние. Важным событием в истории освоения техники перемен- ных токов стала первая крупная электростанция однофазного тока, по- строенная в 1885 г. в Дентфорде (близ Лондона) для освещения улиц в за- падной части города: мощность 1000 кВт, расстояние передачи 12 км при напряжении 10 кВ. Крупные станции однофазного переменного тока в 1887 г. были построены в России: в Одессе и Царском Селе. Опыт эксплуатации уже первых станций показал большие возможности переменного тока для экономичной передачи энергии на расстояние, но обнаружил и основной его недостаток: ограниченность использования в сфере освещения, так как экономичных электродвигателей однофазного тока не существовало. Победа переменного тока началась с освоения но- вого физического принципа работы электродвигателей — вращающегося магнитного поля. Явление вращающегося магнитного поля было открыто в 1885 г. итальянским физиком Г. Феррарисом. Первоначально он пришел к не- правильному выводу, что у электродвигателя, построенного на этом прин- ципе, КПД не может быть выше 50%. Это ослабило его интерес к откры- тому явлению. Изучавший вращающееся магнитное поле югославский ученый и изо- бретатель Н. Тесла установил, что с помощью двух или более переменных токов, сдвинутых по фазе, можно получить вращающееся магнитное поле и создать на этом принципе электродвигатель. Тесла также пришел к вы- воду о целесообразности получения необходимой разности фаз с помощью специального генератора. В 1887 —1888 гг. он создал схемы и модели многофазных двигателей и генераторов и в их числе двухфазные генератор и асинхронный двигатель — вполне работоспособную систему. Она полу- чила признание, но не нашла широкого распространения, так как оказа- лась менее совершенной по сравнению со связанной трехфазной системой тока, созданной в Европе. По проекту Теслы была сооружена крупней- шая для того времени Ниагарская гидроэлектростанция двухфазного тока и еще некоторые установки в Америке и Западной Европе. К 1887—1889 гг. относятся попытки немецкого инженера Ф. А. Ха- зельвандера и американца Ч. Брэдли получить генераторы и двигатели, приближающиеся к связанной трехфазной системе [28, с. 43—45]. В создании практически целесообразного двигателя трехфазного пе- ременного тока первенствующая роль принадлежала русскому инженеру М. О. Доливо-Добровольскому. В 1889 г. он создал конструкцию трех- фазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатель имел несомненные достоинства: самостоятельно приходил во вращение при включении напряжения, не требуя специального возбудителя, как синхронные двигатели, или дополнительного двигателя для разгона, как двухфазные моторы; его питание осуществлялось с помощью трех прово- дов, присоединяемых к трем концам обмоток статора вместо четырех про- 59
Глава IJ. От пара к электричеству водов при двухфазной системе. Одним из основных его преимуществ по, сравнению с машинами постоянного тока было отсутствие скользящих контактов, а значит, и искрения щеток на коллекторе. Для мощных дви- гателей Доливо-Добровольский в 1890 г. разработал конструкцию рото- ра с фазной обмоткой и контактными кольцами. Трехфазные асинхронные двигатели, широко применяемые в промышленности до настоящего времени,, в своих принципиальных чертах не менялись с момента их изобретения. Завершающим моментом было создание М. О. Доливо-Добровольским в том же 1889 г. трехфазного трансформатора [29]. Способы генерирования, передачи и распределения электрической энергии по системе трехфазного- тока позволяли осуществить экономичное электроснабжение. 6. НАЧАЛО ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ Развитие электростанций постоянного тока Начальный период электрификации связан с использованием постоян- ного тока. После удачных опытов применения динамомашин в 70-х годах XIX в. возникли небольшие генераторные установки для питания одной определенной нагрузки: дуговой лампы, электрического двигателя или гальванической ванны. Это был этап децентрализованного производства электрической энергии. Следующей ступенью в развитии электроснабже- ния стало питание от общего генератора ряда приемников — от домовых электростанций; затем возникли станции местного значения, служившие для электроснабжения городского квартала или завода — так называе- мые блок-станции. Они вырабатывали ток низкого напряжения (порядка 100—200 В), что резко ограничивало протяженность электрических се- тей. Первые блок-станции возникли в Париже для питания свечей Яблоч- кова. В России первой станцией такого рода была установка для освеще- ния Литейного моста в Петербурге, построенная в 1879 г. при участии. П. Н. Яблочкова. В конце 1881 г. появились блок-станции, в сети которых включались дуговые лампы и лампы накаливания, например станция в Честерфилде (Англия) и станция в Лубянском пассаже в Москве. Вместе с ростом числа потребителей электроэнергии увеличивались мощности электростанций и все более отчетливо проявлялась тенденция централизации электроснабжения. Первая центральная электрическая станция была построена Т. А. Эдисоном в 1882 г. на Пирльстрит в Нью- Йорке для питания осветительной нагрузки. Ее общая мощность превыша- ла 500 кВт [14, с. 144, 145; 30]. В 1883 г. возникла центральная электри- ческая станция в Петербурге для освещения Невского проспекта. Эксплуа- тация первых ЦЭС обнаружила недостаток, не преодоленный в течение всего времени применения постоянного тока: ограниченный радиус элект- роснабжения, определяемый величиной допустимых потерь напряжения в электрической сети. Это обстоятельство заставляло сооружать электро- станции вблизи от потребителей, главным образом в центральных частях города, что, в свою очередь, затрудняло снабжение водой и топливом и было сопряжено с высокой стоимостью земельных участков. Поэтому в Нью-Йорке в тот период были вынуждены прибегнуть к многоэтажному 60
Глава II. От пара к электричеству размещению станционного обо- рудования. а в Петербурге пер- вые электростанции были уста- новлены на баржах на 'реках Мойке и Фонтанке. С ростом потребителей элек- троэнергии начинаются настой- чивые поиски путей увеличе- ния расстояния передачи энер- гии. Эффективными оказались трехпроводные сети по схеме, предложенной в 1882 г. Д. Гоп- кинсоном и независимо от него Т. А. Эдисоном. Этот способ обеспечивал повышение напря- жения в линии вдвое и нашел весьма широкое распростране- ние. Еще более эффективной была пятипроводная сеть, так как напряжение при этом воз- растало вчетверо. Автором схе- мы был В. Сименс. Она не наш- ла широкого признания, так Генератор постоянного тока с секционирован- ными обмотками для питания 10 электриче- ских ламп Сименса (80-е годы XIX в.) Генератор трехфазного тока М. О. Доливо- Доброволъского (90-е годы XIX в.) как при увеличении радиуса электроснабжения всего до 1,5 тыс. м устройство сети су- щественно усложнялось. Дру- гой путь увеличения дальности передачи состоял в сооружении аккумуляторных подстанций. Мощность электростанций по- стоянного тока редко превыша- ла 500 кВт, однако большое их число, построенное за послед- ние два десятилетия XIX в., определяло их существенную долю в общей выработке элек- троэнергии. К 90-м годам централизо- ванное электроснабжение стало определяющим для электриче- ского освещения, но не распро- странялось на силовое электро- оборудование. Электрификация рабочих машин в заводских условиях носила ярко выраженный децентрализованный характер: электрифи- цировали отдельно стоящие крупные машины и механизмы, для кото- рых устанавливали самостоятельные динамомашины. Для приведения в действие группы станков через трансмиссии (крупнотрапсмисспопный электропривод) вместо паровой машины устанавливали относительно круп- ные электродвигатели, питаемые от отдельных генераторов. Опыт приме- 61
Глава Л. От пара к электричеству нения электрических двигателей для приведения в действие разнообраз- ных машин-орудий постепенно убеждал в их большей экономичности по сравнению с приводом от паровой машины. В начале 90-х годов начинает- ся электрификация силовых процессов в горнозаводской и металлообра- батывающей промышленности, в текстильном производстве и т. п. Крупная промышленность выдвинула к концу XIX в. ряд совершенно новых требований к ведению самого производства. Увеличилась его слож- ность н точность, произошло ускорение темпов технологических процес- сов, развились непрерывные виды производства, расширились площади промышленных предприятий — все это усложнило задачу управления системой машин. В ряде случаев человек оказывался не в состоянии спра- виться с механическими операциями без специальных дополнительных - средств. Ярким примером такого производства стала металлургическая 3 промышленность. В начале 90-х годов электрический привод проникает j на металлургические заводы США для производства проката и для осу- i ществления загрузки мартеновских и доменных печей. В этот период за- • рождается автоматическое управление процессами пуска, торможения, остановки и скоростью электродвигателей с помощью релейно-контактор- ной аппаратуры, а также появляются схемы электромашинкой автомати- ки. Предвестником электромашинной автоматики следует считать изобре- тение русского электротехника В. Н. Чиколева — его дифференциальную лампу с электродвигателем для регулирования положения углей в дуго- вой лампе (1874 г.) [31]. Следующим шагом на пути к электромашинному регулированию была схема генератор — двигатель М. О. Доливо-Добро- вольского (1890 г.) для электродвигателей с сериесным возбуждением, с помощью которой обеспечивалась примерно постоянная скорость враще- ния при значительных изменениях нагрузки [28, с. 215]. В 1892 г. амери- канский инженер В. Леонард предложил способ плавного и в широких пределах регулирования по схеме генератор — двигатель, ставшей клас- сической [32]. Она нашла широкое применение для электропривода про- катных станов и подъемников начиная с 1903 г., когда немецкий инженер К. Ильгнер сделал дополнение к схеме Леонарда в виде махового колеса для выравнивания толчкообразной нагрузки. Эту систему электромашин- ного управления используют до настоящего времени. С 70-х годов развертываются работы по применению электрической энергии на транспорте. В 80—90-х годах XIX в. появляются первые элект- рические железные дороги и электрический трамвай. Электрическая тяга развивалась преимущественно на постоянном токе [3, с. 450—452]. Электрические двигатели постоянного тока по мере их распростране- ния в различных отраслях промышленности приобрели репутацию уни- версального и безотказного источника механической энергии. Электро- привод обеспечивал простоту и быстроту пуска, возможность регулирова- ния скорости вращения, компактность и легкость, приспособляемость к любым производственным процессам при меньших эксплуатационных за- тратах на единицу продукции по сравнению с паровым приводом. Однако ограниченные возможности передачи электроэнергии на расстояние по- стоянным током не могли обеспечить широкой электрификации. 62
Глава II. От пара к электричеству Электрификация на основе трехфазной системы токов Возникновение техники трехфазных токов решало не только задачу использования электроэнергии, но и ее передачи на значительные расстоя- ния. Оно знаменовало собой новый, современный этап в развитии электро- энергии и обусловило переход к широкой электрификации. Трехфазная система впервые демонстрировалась на Международной электротехнической выставке 1891 г. во Франкфурте-на-Майне 133, с. 365—366]. По инициативе видного немецкого электроэнергетика О. фон Миллера организаторы выставки обратились к фирме АЭГ, где работал Доливо-Добровольский, с просьбой устроить передачу энергии мощностью 300 л. с. от водопада на р. Неккар (близ Лауфена) на терри- торию выставки. Под руководством М. О. Доливо-Добровольского была сооружена линия передачи протяженностью 175 км при линейном напря- жении около 15 кВ. На выставке горела тысяча ламп накаливания, асин- хронный двигатель мощностью 100 кВт нагнетал воду для декоративного водопада. Максимальный КПД передачи составлял 75,2%, что в то время убедительно доказывало экономичность энергетической установки 128, с. 125]. После закрытия выставки гидростанция в Лауфене перешла в собст- венность города Хейльбронна и использовалась для питания осветитель- ной сети города и ряда небольших заводов и мастерских. Это была первая промышленная установка трехфазного тока. В 1892 г. была готова элект- ропередача Бюлах — Эрликон в Швейцарии, а затем довольно быстро- был введен в работу ряд электростанций в Германии. В Америке первая установка трехфазного тока введена в Калифорнии в 1893 г. и в том же году в России на Новороссийском элеваторе. Примечательно, что мощ- ность установки в Новороссийске (1200 кВт) превосходила все существо- вавшие до того трехфазные электростанции [34, с. 74]. Внедрение системы трехфазных токов протекало в атмосфере напряженной борьбы. Против- никами этой системы были в США Эдисон [35, с. 89], в Англии — Свин- берн, в Австро-Венгрии — Дери, в Швейцарии — Броун. Все они были главами или представителями ведущих электротехнических фирм, которые в течение ряда лет активно внедряли одни постоянный, другие — одно- фазный или двухфазный переменный ток. Их сопротивление было сломле- но на рубеже XIX—XX столетий, когда со всей определенностью выяви- лись преимущества техники трехфазного тока. Она обусловила возмож- ность концентрации производства электроэнергии и передачи ее токами высокого напряжения на значительные расстояния. По мере строительст- ва высоковольтных сетей возрастало их напряжение: в середине 90-х го- дов оно не превышало 10 кВ, а к концу столетия вводятся линии напря- жением 50—60 кВ. Система трехфазного тока способствовала быстрому внедрению в производство относительно более дешевых и надежных асин- хронных электродвигателей [36]. Процесс электрификации промышлен- ных предприятий сопровождался вытеснением паровой машины из систе- мы привода и ограничением ее назначения в качестве первичного двига- теля, т. е. ее переходом из производственных цехов в машинные залы электростанций. 63
Глава П. От пара к электричеству Зарождение электротехнологии Исследования тепловых и химических свойств электрического тока, проводившиеся физиками Э. Карлейлем, В. Никольсоном, В. В. Петро- вым. Г. Дэви, М. Фарадеем, Э. X. Ленцем, Д. П. Джоулем, Б. С. Яко- би, заложили научные основы практической электрохимии и электротер- мии. Промышленная электрохимия началась с освоения гальванотехниче- ских процессов рафинирования меди и добычи электролитическим путем кислорода и водорода. Первоначально источниками электричества слу- жили гальванические батареи. Отсутствие экономичных и достаточно мощ- ных генераторов тормозило внедрение в практику электрохимических и .электротермических процессов. Лишь появление в начале 70-х годов ди- намомашины дало заметный толчок развитию электрохимии и электроме- таллургии. Еще больший размах эти отрасли получили с введением цент- рализованного электроснабжения. К концу XIX в. электролитическим путем производили в широких масштабах рафинированную медь, бертоле- тову соль, хлор, некоторые щелочи, озон (для стерилизации и очистки воды). Развивалась и совершенствовалась гальванотехника. Использова- ние электрической энергии привело к появлению и развитию новых спо- собов производства искусственных удобрений для сельского хозяйства. В это же время возник ряд электрометаллургических и электрохимических производств, основанных на применении электрических печей. Был изо- бретен и стал применяться на практике новый способ обработки металлов — электросварка. Одна из первых попыток (1867 г.) сварить два куска металла в месте лх электрического контакта принадлежала американскому ученому и ин- женеру И. Томсону. На практике этот способ стали использовать лишь в 90-е годы после капитальных усовершенствований. К этому времени во многих странах уже широко применяли «электрогефест», разработанный русским изобретателем Н. Н. Бенардосом. В 1882 г. он осуществил элект- рическую сварку металлов, которые сплавлял электрической дугой с до- полнительно вводимым присадочным электродом. Он же предложил еще несколько видов сварки: контактную, сварку в струе защитных газов (1887 г.) и др. В 1888 г. русский инженер Н. Г. Славянов изобрел способ сварки расплавляемым металлическим электродом и назвал его «электри- ческой отливкой металлов». Электрическая сварка металлов приобрела большую популярность в Западной Европе на заводах Крезо и общества «Комантри» (Франция), на предприятиях Круппа в Эссене (Германия) м «Эргард и Гей» (Австрия), более чем на 20 заводах Англии. Особенно стре- мительно электросварку вводили в Англии, где в 1890 г. был построен спе- циальный завод для производства сварочных машин и завод по эксплуата- ции электросварки методами Коффена и Детруа, приспособивших элект- рогефест для сварки небольших предметов. Электрогефест использовали также для резки металлов и сверления отверстий. К сожалению, на роди- не изобретателей электросварки — в России новый способ получил огра- ниченное применение: в нескольких железнодорожных мастерских. К на- чалу 900-х годов более 70 крупных заводов Западной Европы ввели у себя способы электрической отливки и паяния. Однако после промышленного освоения в 1906 г. ацетилено-кислородной сварки интерес к электросвар- же временно упал [37]. 64
Глава II. От пара к электричеству Развитие электрометаллургии и электрохимических производств с использованием электронагрева стало возможным после создания качественных и экономичных электрических печей. Одна из наи- более ранних попыток построить электрическую печь относится к 1815 г. Кусок стали, помещенный в специальную камеру, был нагрет проходящим по нему током. Это была печь сопротивления прямого действия. Подобного рода печь промышленного значения была со- здана в 1884 г. братьями Коульс в США для восстановления алю- миния и получения его сплавов. Другой вид —печи сопротивления косвенного действия: в них тепло выделялось в специальном нагре- Электрическая сварочная машина И.. Том- вателе из токопроводящего мате- сона (конеЧ s-> риала. Долгое время эти устройства оставались лишь в лабораториях. По сравнению с печами сопротивления более прогрессивными оказались дуговые печи с использованием дугового электрического разряда. В таких печах можно было получить в небольшом объеме огромную концентрацию тепла, достаточную для расплавления даже самых тугоплавких металлов и минералов. В этом состояло основное преимущество электротермических аппаратов по сравнению с обычными металлургическими печами, в кото- рых колоссальные потери тепла проистекали из-за нагрева самих печей и лучеиспускания их обширных поверхностей. Практически пригодную конструкцию дуговой печи создал В. Сименс в 70-х годах XIX в. Со вре- менем было разработано множество подобных аппаратов. Среди русских работ можно отметить дуговую электропечь Н. Г. Славянова (1890 г.) — так называемую изложницу, в которой осуществлялось электрическое уплотнение стальных отливок. В 1892 г. французский химик А. Муассан построил дуговую электро- печь, широко распространившуюся в химической и металлургической тех- нологии. Мощность первых печей Муассана составляла не более 30 кВт, а во второй половине 90-х годов достигла 200 кВт и выше. Для их пита- ния использовали постоянный и переменный трехфазный и однофазный токи. Одно из основных условий удобного и экономичного функциониро- вания электротермического аппарата состояло в небольшом расходе уг- ля электродов и в возможности легкого и точного управления дугой. На практике получили распространение индуктивные автоматические регу- ляторы, выпускавшиеся американской фирмой «General Electric» [38, 39]. Электрические печи, использованные вначале для получения карбида кальция, стали технической базой для приготовления ферросплавов и ста- ли [40]. 5 Заказ № 727 65
Глава II. От пара к электричеству Эксплуатация мощных дуговых электропечей была связана с су- щественными трудностями из-за огромных атолчков" тока — номи- нальный ток печей достигал не- скольких сотен ампер. На техно- логический процесс решающее зна- чение оказывали характеристики самой дуги. В частности, удлине- ние дуги способствовало экономич- ности печей, так как дуга при этом делалась более устойчивой и улучшалась передача тепла к ме- таллу. Для придания дуге желае- мой формы и размеров прибегали, начиная с первой печи Сименса, к установке электромагнитов. Удачный способ удлинения дуги был найден русским инженером С. И. Тельным (1916 г.): в под печи закладывался медный соле- ноид, включенный последователь- но с электродами; взаимодействие электромагнитного поля соленоида Электрическая лабораторная печь (1893 г.) С дугой приводило дугу во враще- ние, отчего она удлинялась. Продолжались поиски рацио- нальных методов индукционного нагрева. В 1900 г. швед Ф. А. Челлин изобрел индукционную печь, питаемую током нормальной частоты (для выплавки цветных металлов). В 1907 г. А. Н. Лодыгин предложил на- гревать и плавить металлы с помощью вихревых токов. В промышлен- ных установках в первом десятилетии XX в. использовали трехфазные индукционные печи Рёхлинг—Роденгаузера и Челлина. В конце прошлого века электрохимия, электрометаллургия и электро- термия вошли в тесное взаимодействие. Со временем эти направления электротехники выделились в самостоятельные отрасли науки и техники. Эти электроемкие производства развивались по мере централизации про- изводства электроэнергии и ее удешевления. Наиболее перспективным в данном случае оказалось электроснабжение от гидроэлектрических стан- ций. В России, не располагавшей мощными ГЭС, электроемкие производ- ства развились незначительно. В основном электроэнергию использова- ли для электропривода. В рассматриваемый период электротехника выделялась из физики и становилась самостоятельной отраслью техники и промышленности. В 90-е годы на основе развивающейся системы трехфазного переменного тока обрела самостоятельность электроэнергетика. Это повлекло за собой глу- бокие преобразования во всех отраслях общественного производства. На- чался переход от механических систем передачи энергии к электропри- воду рабочих машин.
Глава III ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ— САМАЯ ТИПИЧНАЯ ДЛЯ НОВЕЙШИХ УСПЕХОВ ТЕХНИКИ 1. ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Развитие крупного машинного производства, сопровождавшееся по- стоянными техническими усовершенствованиями, с исторической неиз- бежностью вело к концентрации средств производства. И если в 70—80-е годы XIX в. возникают еще непрочные, находящиеся в начальной стадии своего развития картели, то в конце 90-х и особенно в начале 900-х годов они становятся одной из .основ всей хозяйственной жизни. В мировой экономике в этот период господствующее положение захватили крупные монополии: совершился переход к высшей стадии капитализма — импе- риализму. Применяя новейшие достижения науки и техники, тресты и картели стали систематически повышать производительность труда и снижать се- бестоимость продукции. В этом процессе исключительно важная роль принадлежала новой, электрической технике, проникающей все более глубоко в производство и завоевывающей все более широкие сферы при- менения. В 80-х годах электрическая энергия стала быстро проникать в промышленность и транспорт как двигательная сила. На рубеже XIX и XX вв. электрическая техника уже существенно изменила энергетиче- скую базу. Электропривод, электрическая технология и электрическое ос- вещение коренным образом преобразуют технику и революционизирующе воздействуют на промышленное производство в целом. Показательно, что различные фазы распространения электричества в технике совпадают по времени с развитием новых форм капиталистической концентрации. Имен- но поэтому В. И. Ленин подчеркивал, что «электрическая промышлен- ность — самая типичная для новейших успехов техники, для капитализ- ма конца XIX и начала XX века» Е Электрическая промышленность, к которой в те времена относили и электроэнергетику, и электротехнические предприятия, с конца XIX в. стала одной из наиболее концентрированных и монополизированных от- раслей мировой индустрии. Вошли в строй крупные электротехнические заводы. Усовершенствовалась техника генерирования, передачи и исполь- зования электрической энергии. Росли мощность станций и протяженность сетей, отдельные энергетические комплексы объединялись высоковольт- ными линиями передачи, происходил постепенный переход от централизо- ванного электроснабжения отдельных предприятий к электрификации це- лых промышленных районов. Распространение электрического привода в производстве способствовало концентрации промышленности. Только электрическая энергия способна была ликвидировать разрыв между мес- тонахождением природных ресурсов энергии (водных источников, залежей топлива) и расположением ее потребителей. 1 Ленин В. И. Поля. собр. соч., т. 27, с. 365. 67 5*
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности В процессе передачи и распределения энергии электричество играет роль вторичной энергии. Природные первичные виды энергии (гидравли- ческая, тепловая, химическая, ветровая) могут быть преобразованы во вторичную — электрическую. Лишь ее гибкость, транспортабельность и легкая трансформируемость смогли разрешить успешно проблему энер- госнабжения крупной промышленности и в известной мере сельского хо- зяйства, транспорта, быта. Громадное влияние электрификации не только на состояние техники, но и на развитие общественного производства в це- лом и на развитие общественных отношений в частности было оценено К. Марксом и Ф. Энгельсом еще во время первых опытов передачи элект- рической энергии. К. Маркс писал об электрической искре, которая в качестве силы, революционизирующей производство, приходит на смену «его величеству» пару. По поводу решения в 1880-е годы проблемы электро- передачи Ф. Энгельс прозорливо отмечал социальное, революционно- преобразующее воздействие широкого использования электрической энер- гии: «Совершенно ясно, однако, что благодаря этому производительные силы настолько вырастут, что управление ими будет все более и более не под силу буржуазии» 2. Значение электрификации как эффективнейшего средства повышения производительности и культуры труда можно проиллюстрировать таким показательным примером. Человек, используя свою мускульную силу, может развить в среднем мощность, равную 1/15 кВт. В то же время на современной гидроэлектростанции на каждые 1000 кВт приходится в сред- нем 1 человек обслуживающего персонала. Иными словами, производи- тельность труда на ГЭС в 15 000 раз выше простых физических усилий чело- века [1, с. 484]. В 90-е годы, когда преимущества электрической техники по сравне- нию с паровой были подтверждены лишь единичными примерами и о вы- теснении паровой машины электродвигателем (для привода рабочих машин) в широком масштабе вопрос еще не ставился, В. И. Ленин подчер- кивал универсальный характер электроэнергии и перспективы ее приме- нения в промышленности и сельском хозяйстве 3. Уже в 1901 г. в работе «Аграрный) вопрос и „критики Маркса”», говоря о применении электриче- ской энергии, В. И. Ленин предугадывал ее революционную роль в тех- ническом перевооружении народного хозяйства: «В настоящее время при- знаки грядущего технического переворота намечаются уже яснее» 4. Позд- нее, в 1913 г. В. И. Ленин отмечал большое социальное значение электри- фикации. Одновременно он показал, что последствия электрификации в условиях капитализма и социализма принципиально различны Б. 2 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 35, с. 374. 3 Ленинский сб., т. 19, с. 34—35. 4 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 5, с. 135. 6 Там же, т. 23, с. 93—95. 68
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности 2. РЕВОЛЮЦИОННАЯ РОЛЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В СИСТЕМЕ МАШИН Процесс вытеснения пара электричеством совершался параллельно с прогрессом методов генерирования и передачи электроэнергии на расстоя- ние, с успехами в создании электродвигателей и в разработке рациональ- ных систем электропривода [2]. Основной технический вопрос, который стоял в начале 900-х годов пе- ред инженерами по электрооборудованию промышленных предприятий, заключался в выяснении преимуществ групповой и одиночной систем привода. Актуальность этого вопроса проистекала из потребности найти наиболее экономичный способ передачи и распределения механической энергии. Первоначально полагали, что одиночный привод требовал лишь дополнительных расходов на новые двигатели и электрическую передачу энергии. На старых предприятиях замена крупногруппового привода одиночным затруднялась или просто была невозможна из-за отсутствия места для расстановки электродвигателей. Поэтому переход к одиночному электроприводу на предприятиях с налаженным производством был со- пряжен с коренной реконструкцией цехов. Чтобы судить об экономичности различных систем привода, изучали эксплуатационный опыт и ставили специальные эксперименты. Такие исследования проводились в Германии, Франции, России и других стра- нах [3]. В первом десятилетии XX в. довольно отчетливо стали вырисо- вываться достоинства и недостатки обеих систем. Одиночный привод был гигиеничнее и безопаснее, сокращал время обработки сырых материалов и увеличивал производительность труда. Его чаще применяли в тех слу- чаях, когда станки располагались на большой площади, а время их рабо- ты не совпадало. Групповой привод все еще одерживал верх при корот- ких трансмиссиях и тогда, когда нужно было приводить в движение се- рии станков, мощности которых не превосходили 3—5 л. с. Первое десятилетие XX в. ознаменовалось существенными усовершен- ствованиями электрических машин. В эти годы развернулись научные исследования физических процессов в электромагнитных механизмах [4]. Качество электрических машин удалось заметно повысить с получе- нием новых ферромагнитных сплавов, идущих на изготовление остова. Например, в Германии были получены сплавы, отличавшиеся большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, что обеспечива- ло незначительные потери энергии в железе. Уточненные методы расче- та, освоение рациональной технологии обработки деталей и разработка эффективных конструктивных форм также содействовали успеху. Все эти меры вели к уменьшению веса и снижению стоимости двигателей. Особен- но сильно подешевели мелкие двигатели. По данным немецкого проф. Кюб- лера, цена двигателя переменного тока мощностью 1 л. с. упала с 450 ма- рок в 1900 г. до 160 марок в 1908 г. Снижение цен прямо зависело от усо- вершенствования электродвигателей: за это же время затрата материалов на изготовление асинхронных двигателей сократилась более чем в два ра- за. Заметно уменьшился и вес машин постоянного тока: со второй полови- ны 80-х годов XIX в. до 1912 г. вес электродвигателей снизился в 3,5 ра- за [3, с. 85-87]. 69
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности Наряду с массовым выпуском наиболее ходовых двигателей ведущими мировыми электротехническими фирмами («AEG», «General Electric», «Westinghouse», «Siemens & Halske», «Brown, Boveri & G°» и др.) осваива- лись электродвигатели специального назначения, предназначенные для привода наиболее ответственных исполнительных механизмов: прокат- ных станов (мощностью 10, 15 и даже 17 тыс. кВт), горнозаводского обо- рудования, в том числе подъемников, вентиляторов и т. п. Разработка специальных электродвигателей получала все большее развитие по мере того, как внедрялась новая форма организации производства — массовое производство, характерной чертой которого становилась специализация машин и инструментов. Распространению одиночного электропривода содействовали достиже- ния в создании электрических средств регулирования скоростью. Был со- здан встроенный одиночный привод, при котором двигатель и рабочая ма- шина представляли собой единую конструкцию. Существенно упрощалась кинематика станков, повысилась их производительность, уменьшился рас- ход энергии. Такой вид привода представлял собой более высокую сту- пень развития систем передачи энергии и получил со временем название индивидуального привода. Его появление было необходимой предпосыл- кой для создания автоматических электроприводов. Однако его применение в начале XX в. носило еще эпизодический характер [6]. На повышение экономичности электропривода влияли успехи общего машиностроения и металлургии. Вместе с улучшением качества сталей повышались допустимые скорости вращения станков, что позволяло сбли- зить электрический двигатель и машину-орудие, отказываясь от проме- жуточных механических передач. Повышение скорости резания при вве- дении инструментов из новых, более стойких материалов также заставля- ло конструкторов приближать двигатель к исполнительному механизму [7]. Эти и некоторые другие факторы способствовали распространению одиночного привода, нашедшего первоначально наибольшее применение в промышленности США. Статистические данные свидетельствовали о быстром снижении средней мощности выпускавшихся американской про- мышленностью электродвигателей: в 1907 г.— 3,71 л. с., а в 1908 г.— 3,26 л. с. Такие электродвигатели применяли в прогрессировавшем в тот период одиночном электроприводе [8]. Массовое применение одиночного привода за границей и в России началось в текстильном производстве. К началу 900-х годов относится появление еще одного звена в эволюции систем привода — зарождение многодвигательных агрегатов. Прежде все- го нашли применение электрифицированные мостовые краны с отдельным двигателем для каждого рабочего движения. В 1905 г. в США был запатен- тован многодвигательный электропривод для бумагоделательной машины; вскоре получил признание многодвигательный привод крупных шлифо- вальных станков, выпускавшихся заводом «Рейнекер» (Германия). Несмотря на появление прогрессивных форм привода, преобладающим оставался групповой и реже — одиночный с ременной передачей от дви- гателя к машине-орудию. Тем не менее революционизирующее воздейст- вие электропривода проявилось в полной мере в промышленном произ- водстве в начале 900-х годов. Ни одно вновь вводимое крупное предприя- тие не ориентировалось на старый, трансмиссионный способ передачи механической энергии. 70
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности Другая техническая проблема при электрификации силовых про- цессов заключалась в рациональ- ном выборе системы токов: посто- янного или переменного трехфаз- ного. Двигатели постоянного тока удерживали первенство там, где требовалось удобное и экономич- ное регулирование скорости вра- щения в широких пределах, а так- же при частом реверсировании. Выбор двигателей того или другого рода тока нуждался в индивиду- альном решении [9]. Постепенно практика убеждала в большей надежности асинхрон- ных двигателей при массовой электрификации машин-орудий. По американской статистике за 1905 г., на долю коллекторов и щеткодержателей машин посто- янного тока приходилось 28% всех повреждений в электрических установках. По немецким данным за 1912 г., выход из строя электро- двигателей постоянного тока со- ставлял 11,5%, а для электродвига Машина переменного тока (1884 г.) ей переменного — 9% [5, с. 90]. Проникновение электрической энергии в промышленность явилось ос- новным стимулом развития и укрупнения электростанций — фабрик по производству электрической энергии. 3. КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Переход к технике трехфазного переменного тока и решение проблемы передачи электрической энергии на значительные расстояния позволили резко увеличить возможности использования электрической энергии в промышленности, на транспорте и в быту. Во второй половине 90-х годов XIX в. во всех передовых капиталистических странах широко разверну- лось строительство электрических станций. К 1900 г. мировое производст- во электроэнергии достигло уже 15 млрд. кВт-ч [10]. Постепенно электро- станции постоянного тока, занимавшие доминирующее положение на на- чальной стадии развития электрификации, вытеснялись установками трехфазного тока. Создание все более мощных электростанций диктовалось условиями экономичности. Их выгодно было строить на месте добычи топлива или вблизи источников водной энергии, а вырабатываемую энер- гию передавать по линиям высокого напряжения в промышленно разви- тые районы и города. Такие электростанции, получившие название район- ных, стали возникать еще в конце прошлого столетия. Первой районной электростанцией была гидроэлектростанция в США на р. Ниагаре. Ее электрическая часть была выполнена двухфазной по 71
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности системе Тесла. Станция мощностью 37 тыс. кВт — грандиозное сооруже- ние для того времени — была открыта в 1896 г. Энергия от Ниагарской ГЭС использовалась главным образом для электрохимических и электро- термических производств — для заводов по изготовлению карборунда, карбида кальция, алюминия [11]. Эксплуатация ГЭС показала ее высокую экономичность и могла послужить основой для дальнейшего крупного гидроэлектростроительства. В конце прошлого века сооружают еще несколько мощных гидравли- ческих и тепловых электростанций: в Обершпрее, около Берлина (1897 г.), Рейнфельдскую ГЭС (1898 г.), на Бакинских нефтяных промыслах (1899 г.) и др. Широкий размах строительство районных электростанций получило в начале XX в. исключительно с использованием трехфазной системы то- ков. Основным техническим направлением в электростроительстве стано- вится концентрация производства электроэнергии. В. И. Ленин, штуди- руя в 1905 г. литературу по этому вопросу, сделал интересную выписку: «... в ближайшее время значительную роль в деле развития наших промыш- ленных сил должны сыграть, вероятно, те силовые компании, которые применят все возможные способы, чтобы удешевить электричество путем концентрации генераторных установок» 6. Этот процесс особенно быстро протекал в Германии и США. В Германии происходил значительный ко- личественный рост районных электростанций, сопровождаемый увеличе- нием их мощности. Начиная с 1900 г., за 10—12 лет, мощность отдельных электростанций возросла с 200 до десятков тысяч киловатт. Например, станция Гольденберг перед первой мировой войной имела четыре генера- тора по 15 тыс. кВт. Процесс концентрации производства электроэнергии наиболее стреми- тельно совершался в США. К 1914 г. две крупнейшие станции страны ком- пании Эдисона и Ниагарская ГЭС вырабатывали за год 2020,6 млн. кВт-ч, т. е. почти столько же, сколько все станции России вместе взятые. Первая районная электростанция России «Белый уголь» была построе- на в 1903 г. на реке Подкумок близ Ессентуков. Она питала электроэнер- гией города минераловодской группы по четырем воздушным трехфазным линиям напряжением 8 кВ и имела небольшую мощность [121. Более круп- ная станция «Электропередача» была сооружена в 1914 г. в г. Богородске (теперь г. Ногинск) для электроснабжения Москвы. На станции были установлены три турбогенератора по 5 тыс. л. с. Это была самая крупная в мире электростанция, работавшая на торфе. Росла мощность столичных электростанций. В конце 1916 г. мощность Петербургской электростанции «Общества электрического освещения 1886 г.» приближалась к 50 тыс. кВт Среди районных электростанций в начале XX в. большое значение приобрели гидроэлектростанции, особенно в США, Франции, Италии, Швеции, Норвегии. В США, в частности, удельный вес гидроэлектроэнер- гии в общем производстве электроэнергии составил в 1912 г. 32% [10]. Тепловые электростанции часто служили лишь резервом для работы во время маловодья. Исключение представляла Германия, где преобладали • Ленинский сб., т. XXVI, с. 281. 72
Глава ITI. Прогресс техники в электротехнической промышленности паровые станции, располагавшиеся вблизи залежей бурого угля [14, с. 600]. Но хотя преимущества централизованной выработки электроэнергии стали очевидными еще в конце XIX в., укрупнение электростанций было процессом постепенным. Наряду с мощными «фабриками электричества» долгое время продолжали существовать многочисленные мелкие электро- станции. Они отпускали энергию потребителям через кабельные и воздуш- ные сети на генераторном напряжении. Например, многие гидроэлектро- станции Швеции и Норвегии, снабжавшие энергией близлежащие (на рас- стоянии не более 4—5 км) электрохимические и электрометаллургические заводы, не имели повысительных трансформаторов и работали при напря- жении от 3 тыс. до 11 тыс. В [15, с. 89]. Перед первой мировой войной Лондон, например, получал электроэнергию от многих десятков электро- станций [16]. Тенденция централизации электроснабжения отчетливо проявилась и в русских условиях. Раньше всего централизация началась в Москве и прилежащих к ней промышленных пригородах. Малоэкономичные мел- кие станции поглощались Московской центральной станцией «Общества электрического освещения 1886 г.»: за 17 лет, с 1897 по 1913 г., в Москве закрылось 286 блок-станций. Но разобщенность работы мелких электро- станций не была преодолена на протяжении многих лет. Следующим шагом на пути концентрации производства электроэнер- гии было объединение отдельных станций в параллельно работающие. Сама идея объединения генераторов электрической энергии возникла еще в период господства постоянного тока. Включение на параллельную работу электростанций постоянного тока не представляло затруднений, если эти станции имели одинаковое напряжение и находились недалеко одна от другой. Но при некотором удалении низкое напряжение не по- зволяло соединить станции непосредственно линией передачи постоянного тока. В таких случаях прибегали к преобразованию постоянного тока в переменный повышенного напряжения, вводя двигатель-генераторные или, как их тогда называли, мотор-генераторные агрегаты [17]. Объединение трехфазных электростанций сопровождалось преодоле- нием серьезных технических трудностей, из которых самой существенной было соблюдение синхронной работы генераторов. На ранних электро- станциях переменного тока все генераторы работали изолированно, пи- тая каждый свою группу потребителей. Но уже к 90-м годам прошлого ве- ка относятся попытки создать условия для параллельной работы; так, в 1896 г. на Охтинской гидроэлектростанции (Петербург) инженеры В. Н. Чиколев и Р. Э. Классон разработали синхронизирующее устройст- во для включения на параллельную работу двух генераторов [18]. Одно из первых объединений двух станций трехфазного тока было про- ведено в 1892 г. в Швейцарии: электростанций в Глэдфельдене (мощностью 120 кВ-А) и в Гохфельдене (ЗбОкВ-А), соединенных двухкилометровой линией напряжением 5 кВ [1, с. 597]. Лишь после 1900 г. с возникнове- нием районных станций объединение электростанций стало заметным. К этому времени вполне определились преимущества совместной работы: возможность уменьшения резерва питания на каждой электростанции в отдельности и ремонта оборудования без отключения основных потреби- телей, а также создание условий для выравнивания графика нагрузки. 73
Глава 111. Прогресс техники в электротехнической промышленности Все это позволяло более эффективно использовать энергетические ре- сурсы. В 1905 г. в США работали три крупные энергетические системы: Юж- но-Калифорнийская (компания Эдисона), в районе Сан-Франциско и в штате Юта. Мощность системы компании Эдисона составляла 12 тыс. кВт; она объединяла четыре гидравлические и четыре тепловые электростанции. К 1914 г. энергосистема четырех южных штатов США (Джорджия, Север- ная Каролина, Южная Каролина и Теннесси) объединяла электростанции суммарной мощностью 230 тыс. кВт. В Германии действовала Рейнская система, превратившаяся позднее в Рейнско-Вестфальскую — одну из самых крупных в мире [1, с. 597]. В России до Великой Октябрьской со- циалистической революции имелись две небольшие системы; одна нахо- дилась на Апшеронском полуострове в районе Бакинских нефтяных про- мыслов, другая объединяла Московскую городскую станцию и станцию •«Электропередача». Совместная работа электростанций вызвала к жизни идею диспетчер- ского их управления. В этом отношении показательно уже первое объеди- нение для параллельной работы станций в Глэдфельдене и в Гохфельдене (Швейцария): было принято общее управление работой генераторов со щита управления станции в Гохфельдене. При диспетчерских пунктах развились специальные службы: релейной защиты, контроля изоляции, грозозащиты и др. 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВЫСОКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ Развитие техники электропередачи после 1891 г., т. е. после сооруже- ния первой линии высокого напряжения трехфазного тока между Лауфе- ном и Франкфуртом, характеризовалось непрерывным ростом напряже- ния, мощности и протяженности линий передачи. Для повышения этих параметров возникла необходимость в решении новых, все более сложных научных и инженерных задач. Конструкции электрических машин, транс- форматоров, линейных устройств и коммутационной аппаратуры — все претерпевало существенные изменения при переходе на более высокие уровни напряжения. Техника трехфазного тока в начале 90-х годов прошлого столетия во многом опиралась на предшествовавший опыт сооружения установок постоянного тока. Еще в 70—80-х годах были осуществлены первые опыты электропередачи на генераторном напряжении до 6 кВ. Наибольшего успе- ха в создании передач постоянного тока достиг швейцарский инженер Ренэ Тюри. Его схема представляла собой линию высокого напряжения между двумя системами последовательно соединенных машиц — генерато- ров и двигателей. Первая установка Тюри была осуществлена в Генуе в 1889—1893 гг. при напряжении 5—6 кВ, а позднее при 10 и даже 14 кВ, длина линии составляла 60 км. Самой значительной из передач системы Тюри была линия Мутье—Лион протяженностью 180 км, введенная в экс- плуатацию в 1906 г. при напряжении 57 кВ; позднее напряжение было уве- личено до 125 кВ. Установка проработала до 1937 г. и только тогда была заменена трехфазной [20, 21]. 74
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности Борьба за повышение напряжений трехфазных установок началась в 90-е годы и охватила все звенья высоковольтных устройств. В середине 90-х годов линии передачи строили на напряжении до 10 кВ, к концу сто- летия в Америке передавался ток напряжением 50—60 кВ. В США рань- ше, чем в других странах, входили в жизнь новые уровни напряжений: в 1902 г.— 80, в 1907 г.— 110, в 1912 г.— 140 кВ. Дальность передачи на линии Кольгейт—Сан-Франциско достигла 350 км. В Европе показа- тельны высоковольтные линии на юге Франции. Начиная с 1900 г. для электроснабжения южных провинций Франции было построено несколько тепловых и гидравлических электростанций, которые в 1906 г. были объе- динены в систему с 18 станциями (из них 8 ГЭС). Длина линий по уровням напряжения распределялась следующим образом: 600 км — 50 кВ; 350 км — 30 кВ, 200 км — 10—И кВ 114, с. 606]. 5. РАЗВИТИЕ ОСНОВНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Одним из важнейших элементов электроэнергетической установки яв- ляется трансформатор. Развитие этого аппарата зависело от роста мощ- ностей и напряжений линий электропередачи. Как уже отмечалось, конст- рукции первых трансформаторов стержневого и броневого тина были разработаны в 70-х годах XIX в. Первые конструкции трансформаторов были несовершенны, имели большое магнитное рассеяние, так как их первичная и вторичная обмот- ка располагалась на разных сердечниках магнитопровода. Дальнейшие поиски рациональных конструкций трансформаторов были направлены на уменьшение магнитного рассеяния (прежде всего путем концентриче- ского расположения обмоток), улучшение междувптковой изоляции, раз- работку систем охлаждения и г. д. На рубеже 80-х — 90-х годов были сделаны попытки использовать для охлаждения и изоляции обмоток ми- неральное масло. В течение первых двух десятилетий текущего столетия преимущественное распространение в американских установках получили трехфазные группы из однофазных трансформаторов, а в европейских — трехфазные масляные трансформаторы стержневого и броневого типа с охлаждением циркулирующей водой [15, с. 89; 22]. Стержневой и броневой типы трансформаторов сохранились до настоя- щего времени, причем первый получил преимущественное распростране- ние. В качестве материала обмоток использовали почти исключительно полосовую медь прямоугольного сечения. Иногда, как это было в Герма- нии во время первой мировой войны, строили трансформаторы мощностью До 60 тыс. кВ-А с алюминиевой обмоткой. В целом совершенствование об- моток трансформаторов заключалось в повышении их механической и электрической прочности, теплостойкости, экономичности и улучшении технологических способов изготовления. Претерпела существенные изменения одна из важнейших конструктив- ных деталей трансформаторов — вводы высокого напряжения. Для срав- нительно невысоких напряжений, порядка 35 кВ, различные фирмы, та- кие, как «Westinghouse» и некоторые другие, обычно применяли фарфо- ровые конструкции. Для более высоких напряжений, начиная с 50—60 кВ, 75
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности наиболее распространенными были две разновидности: конденсаторные вводы и пустотелые с масляным наполнением. Конденсаторные вводы были предложены в Германии в 1906 г. [23]. В трансформаторостроении большую роль играло уменьшение размеров и веса аппаратов. В этом отношении характерны такие показатели: если в 1900 г. масляный трансформатор мощностью 1200 кВ-А весил 18 100 кг, то в 1920 г. этот же тип аппарата той же мощности весил 7550 кг, т. е. его вес составлял всего 41,7% по отношению к образцу 1900 г. [1, с. 604]. С ростом мощностей электрических станций все более усложнялась задача отключения рабочих токов, особенно токов коротких замыканий. Использовавшиеся для отключения особые высоковольтные устройства — выключатели прошли длительный путь развития. Простейшие коммута- ционные устройства появились примерно в 20-х годах XIX столетиц. Это были металлические стержни, опущенные в сосуды со ртутью. Такими переключателями пользовались Д. Генри и А. М. Ампер («коромысло Ампера») для изменения направления тока в электрических цепях. Прин- цип ртутных контактов сохранился в выключателях до начала 90-х годов уже в связи с энергетическими применениями электричества. Подобные аппараты действовали, например, на электростанции в Риме, работавшей на линии передачи напряжением 2 кВ при токе 200 А. Будапештская фирма «Ганц и К0» строила выключатели с ртутными контактами для на- пряжений до 10 кВ. Но ртутные контакты были неудобными: устройства получались громоздкими, нетранспортабельными, не обеспечивали надеж- ного отключения [24]. В 90-х годах появились конструкции с подвижными контактными эле- ментами, среди которых автоматический выключатель М. О. Доливо-Доб- ровольского (1893 г.) отличался оригинальностью пластинчатых пружиня- щих контактов. До тех пор, пока напряжение электрических установок не превышало 15 кВ, а токи 300 А, применение подобных аппаратов было - допустимо без специальных средств для гашения дуги. Однако повышение напряжения до 22 кВ, как это было, например, на Ниагарской гидроэлек- тростанции в 1901 г., вызвало настоятельную потребность в выключате- лях, в которых бы обеспечивался надежный разрыв дуги с помощью до- полнительных дугогасительных средств. Одним из первых дугогаситель- ных приспособлений, получивших широкое признание, стали рогообраз- ные контакты, примененные первоначально в грозозащитных разрядни- ках. Массивные рога способствовали быстрой деионизации дугового про- межутка. Выключатель с рогообразными контактами, запатентованный фирмой «Brown, Boveri & С°» в 1897 г. долго использовали в электротехни- ке. Для ускорения прерывания дуги стали применять также «магнитное дутье» искусственно создаваемым магнитным полем. Этот принцип дуго- гашения также был заимствован из практики грозозащиты — разрядни- ки с магнитным гашением были предложены И. Томсоном и широко при- менялись в 90-е годы для защиты установок постоянного тока [25]. По мере роста мощности установок возникло новое затруднение: дуга, свободно поднимавшаяся по роговым электродам, распространялась на весьма значительные расстояния и угрожала безопасности расположен- ного вблизи оборудования. Предохранительное средство предложил М. О. Доливо-Добровольский: на пути дуги устанавливали поперечные перегородки из изоляционного материала. Дуга, изгибаясь вокруг ниж- 76
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности них кромок пластин, удлинялась, сопротивление дугового промежутка возрастало, дуга быстрее деионизировалась. В 1912 г. Доливо-Доброволь- ский внес-еще одно перспективное предложение: устанавливать на пути дуги решетку из металлических пластин — так называемую искрогаси- тельную решетку. Это изобретение до настоящего времени широко ис- пользуют во многих видах коммутационной аппаратуры: контакторах, ру- бильниках, разъединителях [26]. Однако выключатели с открытой дугой в воздухе не могли полностью решить задачу надежного отключения больших токов короткого замыка- ния. Поэтому параллельно с развитием этого вида аппаратов начиная с 90-х годов не прекращались попытки создать плавкие предохранители и выключатели с использованием высоких электроизоляционных свойств минеральных масел. Первые конструкции масляных предохранителей и выключателей, созданные И. Томсоном в Америке и С. Ферранти в Анг- лии, представляли собой устройства, в которых контакты разрывались в воздухе с последующим отводом подвижного контакта под слой масла. Следующим шагом в развитии масляных выключателей было разделе- ние функции рабочих и дугогасительных контактов. В 1898 г. Ч. Броун разработал конструкцию, в которой на каждую фазу приходилось по два рабочих и по четыре дугогасительных контакта. Процесс гашения дуги в таком аппарате ускорился, а допустимая разрывная мощность значитель- но возросла благодаря ряду существенных особенностей: дугогасительные контакты, разбивая дугу на несколько коротких дуг, находились глубоко под слоем масла и быстро разводились сильными пружинами. В 1898 г. подобного типа выключатели были построены в Америке инженером Э. М. Хьюлеттом. Они приближались к современным видам масляных выключателей, хотя первые конструкции не имели специальных дугога- сительных камер. Гашение осуществлялось в результате увеличения рас- стояния между расходящимися контактами. Но это увеличение не могло быть беспредельным, и в то время как напряжения и мощности электриче- ских установок продолжали повышаться, габариты выключателей и объем масла недопустимо возрастали. Возникла потребность в новых дугогася- щих средствах, первым из которых стало газомасляное дутье, создаваемое в специальных дугогасительных камерах. В 1908 г. американские инжене- ры Д. Хиллард и Ч. Парсонс построили масляный выключатель с гаси- тельной камерой продольного дутья. В дальнейшем принцип газомасля- ного дутья прочно утвердился в выключателестроении. В 90-е годы XIX в. и в начале XX в. появилось еще несколько прин- ципиально новых устройств для разрыва дуги, таких, как водяные, труб- чатые, автогазовые и, наконец, воздушные выключатели, но они не полу- чили в первые два десятилетия XX в. сколько-нибудь широкого призна- ния и практического применения. В начальный период развития сильноточной техники представлялась более удобной передача электрического тока по проводам с помощью ка- бельных подземных линий. Полагали, что подземная проводка обезопасит электрические сети от механических повреждений и атмосферных помех и не будет портить внешнего вида городов. Начиная с 1880 г. предприни- маются попытки проложить силовые кабели, рассчитанные на напряжение До 200 В. Предварительный многолетний опыт эксплуатации телеграфных линий лег в основу построения первых сильноточных кабелей. В качестве 77
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности изоляции использовали гуттаперчу и пропитанный джут. В 1882 г. Т. А. Эдисон разработал специальную конструкцию кабеля и кабельной муфты для сети первой центральной электрической станции в Нью-Йорке. В 1884 г. в Вене был проложен кабель с рабочим напряжением 2 кВ. В конце 80-х и начале 90-х годов в кабельной технике произошли решаю- щие изменения благодаря вводу нового вида изоляционного материала: пропитанной бумаги взамен джута. Бумажная изоляция позволила повы- сить напряжение силовых кабелей с 2 до 10 кВ. Для увеличения механи- ческой прочности и герметичности силовые кабели, так же как и кабели связи, стали покрывать свинцовой оболочкой. В 1908 г. появились пер- вые трехжильные кабели на напряжение 20 кВ с поясной изоляцией и вязкой пропиткой. Такой кабель был проложен в Баку (работает до на- стоящего времени). В 1910 г. в Германии между Дессуа и Биттерфельдом впервые был проложен одножильный кабель на напряжение 60 кВ [14, с. 606]. Более широкое распространение силовых высоковольтных ка- белей (на напряжение 35 кВ) началось лишь после окончания первой мировой войны. Кабельная техника развивалась в тесном взаимодействии с научными исследованиями электрического поля. Разработкой теории электрическо- го кабеля занимался русский физик П. Д. Войнаровский. В 1913 г. Хох- хптедтер (Германия) на основе теоретических разработок предложил конст- рукцию кабеля с экранированными жилами. Экранирование жил позволило в 1918—1919 гг. начать изготовление трехжильных кабелей на на- пряжения до 60 кВ. Однако по мере роста электрических распределитель- ных сетей- преимущественное распространение получили более дешевые воздушные линии. Изоляция воздушных линий электропередач вначале была целиком заимствована у телеграфных линий. Первоначально это были штыревые, стеклянные или фарфоровые колоколообразные изоляторы. На рубеже 80—90-х годов потребовалось усиление изоляции: специальную выемку в штыревых изоляторах заполняли маслом — так возникли фарфорово- масляные изоляторы. Эмпирически была определена их наиболее рацио- нальная конструктивная форма — с длинными и тонкими фарфоровыми юбками типа «Дельта» (Германия). Этот изолятор мог быть использован для напряжений 60—70 кВ. Но в начале XX в. при строительстве высоко- вольтных трасс на одно из первых мест снова выдвинулась проблема ли- нейной изоляции. Недостаточная механическая и электрическая прочность штыревых изоляторов ограничивала пропускную способность электропе- редач. Благоприятный выход нашел в 1906 г. Хьюлетт: он разработал конструкцию подвесных фарфоровых изоляторов, что позволило резко увеличить напряжение электропередач. В 1908—1912 гг. с применением подвесных изоляторов были сооружены первые линии на напряжение 110 кВ в США, а позднее и в Германии. Область применения штыревых изоляторов, как правило, стала ограничиваться 60 кВ и ниже. Другое затруднение на пути введения высоких напряжений возникло в связи с явлением короны на высоковольтных проводах. Коронирование сопровождалось значительной потерей энергии. Первые попытки экспери- ментально определить потери энергии на корону были предприняты аме- риканским исследователем Ч. Скоттом в 1898 г. в линии электропереда- чи напряжением 20 кВ. Дальнейшие теоретические и экспериментальные 78
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности I исследования в 1910—1914 гг. проводили В. Ф. Миткевич в России,. Ф. Пик в Америке, Г. Капп в Англии. Результаты этих исследований по- казали, что уменьшить потери на корону можно, увеличив действительный,, или «электрический», диаметр провода. Этот вывод послужил основой для широкого распространения сталеалюминиевых и алюминиевых проводов, поскольку при равной проводимости диаметр этих проводов оказывался больше, чем медных. Использование алюминия было впервые предприня- то в США на электрической установке Ниагары в конце 90-х годов прош- лого столетия [27—29]. К 1910 г. алюминиевые провода получили доволь- но широкое распространение. В конце первого десятилетия XX в. стали применять медные провода с пеньковой основой — предвестники полых проводов, также используе- мых для уменьшения потерь на тихий разряд. Вывод о рациональности увеличения диаметра проводов привел В. Ф. Миткевича (1910 г.) к идее- расщепленных проводов, распространенных в современных электропере- дачах сверхвысоких напряжений [30]. Одновременно с сооружением первых электрических установок воз- никла проблема борьбы с перенапряжениями. Реальную опасность пред- ставляли перенапряжения, индуктируемые в воздушных проводах при близких грозовых разрядах. Исторически первыми средствами защиты от атмосферного электричества были приспособления, заимствованные- из практики грозозащиты зданий и телеграфных линий связи: заземленные- тросы, стержневые молниеотводы и снабженные плавкими вставками те- леграфные громоотводы, являющиеся прототипом разрядников. В 90-е- годы появилось много видов грозозащитных аппаратов, основанных на различных принципах действия: водоструйные заземлители, постепенно снижавшие перенапряжения электростатического происхождения; раз- рядники с искровым промежутком и принудительным гашением дуги, ка- тушки самоиндукции, предложенные английским физиком О. Лоджем » качестве фильтров для импульсных токов молнии и др. При конструирова- нии разрядников наиболее сложная задача заключалась в надежном га- шении дуги сопровождающего тока, величина которого стремительно рос- ла вместе с повышением мощностей электрических станций. Много изоб- ретательности и неудачных попыток ученых и инженеров различных стран было связано с созданием разрядников. В 1891 г. И. Томсон предложил конструкцию с многократным разрывом дуги — принцип, нашедший полное признание лишь в 20—30-е годы XX в. при одновременном исполь- зовании в разрядниках токоограничивающих сопротивлений с вентильны- ми свойствами. Начиная с 1896 г. самым распространенным видом разряд- ника становится роговой громоотвод, предложенный немецким электротех- ником Э. Олыплегером. К 1900 г. он завоевал почти полную монополию в сетях напряжением до 10 кВ. Благодаря многочисленным усовершенст- вованиям роговых разрядников этот тип грозозащиты надолго удержался в европейских сетях напряжением до 50—60 кВ [31]. Америка пошла по- другому пути. Начиная с 1907 г. там распространились алюминиевые раз- рядники, отвечающие требованиям работы сетей напряжением 100— 150 кВ. Разрядник не обладал безупречными характеристиками и надеж- ностью действия и явился лишь временной защитной мерой (до начала 20-х годов) [32]. 79
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности В течение двух первых десятилетий XX в. не прекращались поиски иных средств защиты от перенапряжений, в том числе обследовалась эф- фективность грозозащитных тросов — теория тросовой защиты была вы- двинута немецким ученым В. Петерсеном в 1914 г. Проверялись защитные свойства высоковольтных конденсаторов и катушек индуктивности. В це- лом защита от перенапряжений оставалась нерешенной проблемой. Пре- дохранение от прямых ударов молнии считалось совершенно невозможным. Это объяснялось малой изученностью молнии и процессов распростране- ния волн перенапряжений по проводам, а также быстрым моральным старением защитных средств, развитие которых не поспевало за стреми- тельным ростом напряжений и мощностей электрических установок. По- ложение усугублялось тем, что в мощных сетях проявлялись коммутацион- ные перенапряжения. Техника защиты пошла по ложному пути совмеще- ния в одном аппарате функций защиты от атмосферных и от внутренних перенапряжений [25, с. 35—49]. Средства защиты от сверхтоков также прошли длительный путь раз- вития, прежде чем стать специальной отраслью — релейной защитой. Предохранение от токов коротких замыканий первоначально было доволь- но примитивным. До конца 90-х годов XIX в. практически единственным средством защиты электрооборудования от чрезмерно больших токов были плавкие предохранители. Это были надежные устройства, применявшие- ся на напряжении до 6 кВ. Однако плавкие предохранители не могли обеспечить селективного отключения поврежденных участков сети, а так- же справиться с прерыванием больших токов в мощных сетях, ограничи- вая тем самым рост мощности электрических установок. На смену плавким предохранителям пришли реле. Еще в 90-х годах стали применять сначала максимальные автоматические выключатели, а затем максимальные электромагнитные реле, которые настраивали на определенные значения тока. Превышения установленного тока при ава- риях вызывали срабатывание реле, подающего сигнал на отключение поврежденного участка. Защита совершенствовалась. В начале 900-х годов появилось несколько типов реле: токовые, напряжения, направле- ния мощности [33]. Но пока вопросы правильного согласования значений тока, напряжения и выдержек времени были мало изучены и им не при- давалось еще нужного значения, происходили частые неселективные сра- батывания. В первом и в начале второго десятилетия XX в. зародились новые направления релейной защиты: устройства, основанные на приме- нении нелинейных элементов электрических цепей, и прежде всего насы- щенных сталей. Так, в 1911 г. в Америке были применены быстронасыщаю- щиеся трансформаторы, изменяющие соответствующим образом время срабатывания реле. 6. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ НА ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЕ Одним из основных направлений в развитии электроэнергетики с вве- дением в жизнь трехфазной системы токов становится применение все бо- лее мощных генераторов электрической энергии. На электрических стан- циях основным видом источника переменного тока делается синхронный генератор с приводом от паровой или гидравлической турбины [34]. 80
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности Сам термин «сихронная машина» был введен Ч. П. Штейнмецем. Уже в конце XIX в. были разработаны конструкции роторов, которые лежат в основе современных типов синхронных генераторов с явно выраженны- ми полюсами в тихоходных машинах, а также в виде цилиндрического ро- тора с неявно выраженными полюсами в быстроходных машинах. Первые синхронные генераторы, приводимые в действие паровыми машинами или двигателями внутреннего сгорания через ременную пере- дачу, работали с малым числом оборотов; окружная скорость ротора для таких машин составляла не более 15—25 м/с. С ростом мощности элект- рических генераторов повышалось требование равномерности вращения, что не обеспечивалось ни паровой машиной, ни двигателями внутреннего сгорания с их пульсирующим движением поршня и кривошипно-шатун- ным механизмом. В связи с этим в начале 90-х годов были разработаны специальные генераторы маховикового типа, в которых для уменьшения неравномерности хода была увеличена инерция вращающихся частей. В этих генераторах вращающиеся индукторы одновременно играли роль маховиков для первичного двигателя. Первичные поршневые двигатели накладывали определенные ограничения на конструкции синхронных ге- нераторов: их приходилось строить с большим числом полюсов, что, в свою очередь, увеличивало расход активных материалов и потери энергии в машине. Таким образом, хотя паровая машина к концу XIX в. достигла высокой степени совершенства, она не годилась для привода мощных элект- рических генераторов, так как не позволяла сконцентрировать большие мощности в одном агрегате и создать требуемые высокие скорости враще- ния. На смену паровым машинам пришли паровые турбины. Первоначаль- но использовали сравнительно тихоходные турбины конструкции швед- ского инженера Г. П. Лаваля [35]. Положение кардинально изменилось лишь тогда, когда в качестве первичных двигателей стали применять быстроходные паровые турбины и на их основе возник совершенно новый тип синхронных генераторов. В 1884 г. Ч. Парсонс изобрел реактивную паровую турбину, предназна- ченную специально для электростанции. Для того чтобы этот быстроход- ный двигатель насадить без промежуточного редуктора на один вал с электрическим генератором, имевшим значительно меньшую оптималь- ную скорость, Парсонс разработал многоступенчатую турбину. Дальней- шее совершенствование турбины Парсонса шло неразрывно с развитием генераторов: возник единый агрегат — турбогенератор [2, с. 60—62]. Некоторое время создавались турбогенераторы постоянного тока, предель- ная мощность которых достигла 2000 кВт при 1500 об/мин. Постепенно они были вытеснены турбогенераторами, вырабатывавшими переменный ток. Большие скорости вращения сказались на конструктивном выпол- нении обмоток генераторов: первоначально роторы строили с явно выра- женными полюсами, но возросшая механическая нагрузка и большие по- тери на трение о воздух заставили перейти к распределенной обмотке возбуждения. Уже в 90-х годах турбина Парсонса получила широкое рас- пространение в Англии, а ее применение на Европейском континенте не- сколько задержалось, несмотря на то что в 1895 г. фирма «Westinghous», а годом позже фирма «Brown, Boveri & С°» прибрели право на строитель- ство турбин Парсонса [36, с. 62]. Перелом произошел в 1899 г., когда Пар- сонс выполнил заказ на две крупные по тому времени турбины для приво- 6 Заказ № 727 81
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности да генераторов трехфазного тока мощностью по 1250 кВт для эльберфельд- ской электростанции (Германия). Успехи в области турбогенераторостроения сказались весьма отчет- ливо уже в первом десятилетии XX в. Так, если в 1904—1906 гг. максимальная мощность отдельных турбогенераторов составляла 1250 кВт при 3000 об/мин и 6300 кВт при 1000 об/мин, то в 1913 г. она соответственно возросла до 6250—29 500 кВт [37, с. 231 — 232]. Показателем качественного изменения турбогенераторов могут служить данные о снижении их веса на единицу мощности: турбо- генератор мощностью 5000 кВт, построенный в США фирмой «General Electric» в начале XX в., весил 102 т, а в 1920 г. турбогенератор той же мощности — всего 21 т. Значительное снижение веса сопровождалось по- вышением надежности и экономичности машин, что было достигнуто ис- пользованием более высококачественных конструкционных магнитных и изоляционных материалов, совершенствованием технологии изготовления деталей и разработкой более эффективных способов охлаждения обмоток ротора и статора. Первое предложение о непосредственном охлаждении обмоток относилось к 1909 г. Все это вместе взятое позволило увеличивать мощности турбогенераторов. Стремление к увеличению единичной мощности турбогенераторов объ- яснялось существенными преимуществами мощных машин: уменьшался вес на 1 кВт, сокращалась площадь для установки агрегатов и число об- служивающих людей. Тенденция увеличения мощности в одном агрегате, характерная для турбогенераторостроения, полностью совпадала с общей направленностью в развитии электроэнергетики — стремлением приме- нять на электростанциях немногие, но все более крупные единицы, что существенно упрощало и удешевляло оборудование. С 80-х годов XIX в. начинается использование вместо гидромеханиче- ских установок гидроэлектрических станций с двигателями нового типа — водяными турбинами. В 1882 г. была построена первая американская гидроэлектростанция. Генераторы, приводимые в действие гидравлическими турбинами, отно- сились к тихоходным машинам. Ротор таких генераторов можно было ук- реплять на одном валу с рабочим колесом турбины. Из-за относительно низких скоростей вращений гидрогенераторы по своим размерам и весу были больше других электрических машин. Их изготовление всегда было сопряжено с большими техническими и производственными трудностями. Одно из ценных качеств водяных турбин состояло в экономном расходова- нии воды. С момента использования на гидроэлектростанциях турбин в качестве первичного двигателя их проектирование и установка согласо- вались с параметрами водотока и характером гидросооружения [38]. Поэтому при строительстве гидрогенераторов эти параметры являлись основополагающими при проектировании, а сами агрегаты часто были уникальными. Весьма показательно развитие турбин Н. Ж. Жонваля (Франция). Первые образцы горизонтальных осевых (в современной тер- минологии) турбин появились в конце 40-х годов XIX в. Это были турбины Жонваля мощностью порядка 140 л.с. За сорок лет (к 1890 г.) их макси- мальная единичная мощность не поднялась выше 500 кВт. Использова- лись они для привода рабочих машин, расположенных в непосредствен- ной близости от турбин, через зубчатые передачи или ременные и канат- 82
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности ные трансмиссии. Предельные допускаемые нагрузки на передаточные устройства ограничивали максимальную мощность турбин Жонваля. Пос- ле 1891 г., когда стала возможной передача энергии трехфазным током на значительные расстояния и стали постепенно переходить на прямое сое- динение турбины с генератором, мощности турбин Жонваля стремительно возросли и приблизились в 1900 г. к 1200 кВт. На первых станциях устанавливали самые разнообразные гидравличе- ские двигатели. Так, Л ауфен-Франкфуртская передача получала энергию от оригинального двигателя, напоминавшего турбину Жонваля; ее гидро- генератор имел мощность 300 л.с. и работал на токе 55 В и 30—40 Гц. На Рейнской станции использовали турбины Жонваля, на станции в Кас- селе (Германия) — турбины Кнопа. Наиболее подходящей по мощности, скорости и удобству монтажа и эксплуатации из всех конструкций, по- являвшихся в 80-х годах XIX в., оказалась реактивная радиально- осевая турбина Д. Б. Френсиса [39]. В процессе развития радиально-осевые турбины приспосабливались ко все большим напорам. В 1906 г. предельным для них был напор около 50 м, в 1910 г.—150 м, в 1920 г.—210 м. Мощности их также быстро уве- личивались вместе с ростом мощностей гидроэлектростанций. Так, мощ- ность указанного типа турбин в 1900 г. составляла 1000—1200 кВт, а в 1910 г.-8000-10 000 кВт [40]. Для Ниагарской ГЭС, в частности, в 1903—1913 гг. поставляли тур- бины мощностью И 390 л.с. с числом оборотов 187,5 в минуту при напоре 53,4 м и расходе воды 20 м3/с. Во втором десятилетии XX в. единичные мощности радиально-осевых гидравлических турбин выросли до 20 000 кВт [41]. В первом десятилетии XX в. в странах Европы и Америки приступили к использованию энергии более мощных, в том числе и равнинных рек. Это потребовало повышения быстроходности и пропускной способности турбин. Удовлетворение потребности в быстроходности стало основным в гидротурбиностроении и было достигнуто разработкой новой системы осевых реактивных турбин — поворотно-лопастных. Подобные конструк- ции были созданы профессором высшей школы в Брно В. Капланом после их длительного исследования на моделях с 1912 по 1916 г. Он коренным образом изменил форму и конструкцию рабочего колеса и добился резкого повышения быстроходности и пропускной способности турбин с вращаю- щимися лопастями. В 80-е годы нашла признание еще одна конструкция, непосредственно связанная с электростанциями, колесо Л. А. Пельтона (1880 г., Америка) [36, с. 59]. Это была тангенциальная активная турбина, работавшая за счет живой силы струи, направляемой на ковхпеобразные лопатки (в СССР эти турбины получили название ковшевых). Первая трехфазная передача в США в Редланде (Калифорния) была осуществлена с помощью колес Пельтона (мощность установки 400 л.с.). Вторая передача в Калифорнии (15 км, 10 000 В) также имела колесо Пельтона, передававшее генератору мощность 250 л.с. Вслед затем новые турбины распространились в Евро- пе и стали изготовляться европейскими заводами [37, с. 264, 265]. Их основное преимущество состояло в возможности необычайно широкого применения при больших напорах водотока и в большом диапазоне мощ- ностей. 83 6*
Глава III. Прогресс техники в электротехнической промышленности Турбины Френсиса и Пельтона надолго утвердились в гидроэлектро- строительстве. Вместе с эволюцией турбинной части совершенствовались и гидрогенераторы как единый агрегат. Применяли две основные кон- струкции гидрогенераторов: с горизонтальным валом для скоростей вра- щения более 200 об/мин и вертикальным валом для меньших скоростей. Вертикальные гидрогенераторы стали применять преимущественно для больших мощностей, и уже в конце прошлого столетия были известны два основных конструктивных типа: подвесной и зонтичный. В подвесном под- пятник находился над ротором, в зонтичном — под ротором. Зонтичный гидрогенератор был разработан еще в начале 90-х годов XIX в., но наи- большее распространение в первых двух десятилетиях XX в. получил под- весной тип. Эта конструкция была более надежна и больше подходила для гидроэлектростанций, строящихся на горных реках и водопадах с боль- шими напорами при относительно малых расходах воды. Впоследствии для ГЭС на крупных равнинных реках стали предпочитать гидрогенераторы зонтичного типа. Стремительное развитие электротехники и электроэнергетики, начав- шееся на рубеже XIX—XX вв., сопровождалось повышением техничес- кого уровня мирового электрохозяйства и улучшением его эксплуатацион- ных показателей. В результате существенно снизилась себестоимость электроэнергии, заметно увеличилось число часов использования устано- вленной мощности электростанций. К началу первой мировой войны произ- водство электроэнергии во всем мире составляло примерно 35—40 млрд. кВт-ч [10]. Это создавало реальные предпосылки для массовой электри- фикации промышленности, транспорта и быта во всех передовых в тех- ническом., отношении странах.
Глава IV ТЕХНИЧЕСКОЕ ПЕРЕВООРУЖЕНИЕ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 1. ИЗМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ ДОБЫЧИ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Развитие тяжелой промышленности увеличило спрос на разнообраз- ную продукцию горной промышленности, добычу которой невозможно было повысить без механизации, без совершенствования технических средств. Так, для угольной промышленности развитых капиталистических стран была характерна концентрация производства, выразившаяся в создании крупных синдикатов и заводов горного машиностроения, в каждом из которых было занято значительное число рабочих (например, Гользен- кирхенское горное объединение — 46 тыс. рабочих). Крупные объедине- ния способствовали созданию новой горной техники. По мере развития тяжелой индустрии повышался спрос на продукты горной промышленно- сти. Если в 1870 г. во всем мире было добыто 213 млн. т каменного угля, то в 1913 г. добыча его составила 1342 млн. т, а добыча железной руды воз- росла соответственно с 30,2 млн. т до 176,7 млн. т. Быстро увеличивалась добыча цветных и драгоценных металлов. За тот же период стоимость мировой продукции горного дела возросла в 8 раз. К 70-м годам XIX в., хотя и были достигнуты определенные успехи в развитии горной техники, добыча полезных ископаемых велась ручным способом. Врубовые машины, предназначенные для зарубки угольных пла- стов, имели единичное применение. Наиболее благополучно обстояли дела с бурением шпуров, хотя и здесь были свои трудности. Появившиеся в середине XIX в. на проходке тоннелей поршневые перфораторы были весьма громоздки и монтировались на станках. Воз- можность применения их в шахтах и рудниках была весьма ограничен- ной. В конце XIX в. получили распространение перфораторы молоткового типа. В 1897 г. Георг Лейнер создал портативный молотковый перфоратор, который вытеснил старые — поршневые. Молотковые перфораторы при- меняли в США и Европе не только при проходке тоннелей, но и при рабо- тах в шахтах и рудниках. По своей конструкции они близки к современ- ным отбойным молоткам. Помимо машин ударного действия, были известны также машины вра- щательного действия, появившиеся в середине прошлого столетия в Чехо- словакии и успешно работавшие там на бурении известняков. Во второй половине XIX в. машины этого типа начали применять в каменноуголь- ных рудниках многих стран Западной Европы (бур-сверло инженера Лис- бе), а также в России (перфораторы Эллиота и Рачета) [2]. С помощью ручного вращательного бура Лисбе легко бурились шпу- ры в угольных сланцах любой крепости. Однако при сверлении крупно- зернистых песчаников бур Лисбе уступал ударным перфораторам. 85
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Перфоратор Рачета отличался легкостью (16 кг), компактностью и де- шевизной, но при работе в более или менее крепких породах легко ломал- ся, Конструкция перфоратора Эллиота была более совершенной, его мож- но было использовать для более крепких пород и с большей производи- тельностью, чем перфоратор Рачета. Недостатком перечисленных машин был ручной привод, поэтому уже со второй половины XIX в. начинают появляться идеи вращательного бу- рения с помощью гидравлического привода. Первые испытания машин с гидравлическим приводом (машина Брандта, 1864 г.) проводили при со- оружении Сен-Готардского тоннеля, а с 1877 г. их стали применять при сооружении Зонштейнского тоннеля у Траунзее, Брандлейтского — в Тюрингии, Арльбергского — в Швейцарии, Сурамского — на Кавказе и во многих рудниках [3, с. 46]. Вращательные бурильные машины имели некоторые преимущества по сравнению с ударными: для получения буровой скважины определенного диаметра вырабатывалась только кольцевая скважина небольшого объе- ма; машина могла работать непрерывно, а при ударном бурении трати- лось дополнительное усилие на холостой обратный ход поршня и резца; вращательная машина работала спокойно, ударная же сильно сотрясала станину, на которой она крепилась; вращательная бурильная машина мог- ла бурить скважину большего диаметра, следовательно, на требуемую площадь выработки приходилось меньше скважин. Преимуществом удар- ных бурильных машин перед вращательными была возможность одновре- менно с работой вентилировать воздух выработки. В конце 70-х годов XIX в. в Европе начали появляться бурильные ма- шины с электрическим двигателем. Первая такая машина демонстрирова- лась на Парижской выставке 1881 г. В качестве взрывчатого вещества использовали динамит, производ- ство которого было начато еще в 1863 г. шведским инженером А. Нобелем на базе работ русских ученых Н. Н. Зинина и В. Ф. Петрушевского. Па- тент на взрывчатые вещества, названные «динамитами», А. Нобель полу- чил в 1867 г. в Англии. Первоначально использование динамитов было возможно лишь с пред- варительным воспламенением огнепроводным шнуром небольших поро- ховых зарядов, рекомендованных Н. Н. Зининым. Однако этот метод вос- пламенения динамита не позволял использовать всю мощность от взрыва динамитного заряда. Повысить эффект взрывания динамитами удалось применением гремучертутного капсюля-детонатора, изобретенного в том же 1867 г. А. Нобелем. В 1890 г. русские химики, используя работы Д. И. Менделеева по пироколлодию, создали взрывчатую желатину, ко- торая стала исходным материалом в производстве желатинированных ди- намитов [4, с. 9]. Особое развитие врубовые машины и механизация зарубки получили в Англии и США. Так, по данным французского инженера Де Ження, изу- чавшего применение механической зарубки в США в 1900 г., и проф. А. А. Скочинского, посетившего в 1925 г. угольные шахты США и Англии, на шахтах США уже в 1891 г. работало 545 врубовых машин, на долю ко- торых приходилось 6,7% добычи угля, а в 1898 г. число машин возросло до 2622, а добыча соответственно до 20,4% [5, с. 160—1631, в 1900 г.— до 3907 и в 1913 г.— до 15 235; в 1913 г. с их применением было добыто 49% 86
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности угля [6]. В Англии в 1900 г. работало 311 врубовых машин, а в 1913 г. число тяжелых и легких машин увеличилось до 2897, причем около 30% составляли ударные пневматические врубовые машины. Производитель- ность труда при машинной зарубке угля возросла в два раза по сравнению с ручной. В 1914 г. в шахтах Англии с применением врубовых машин добы- вали 8,5% угля, шахтах Бельгии — 10%, в США — 50,7%. Возросший объем механизации зарубки обусловил конструктивные усовершенствования врубовых машин. Были значительно улучшены ста- рые дисковые врубовые машины, они стали более компактными, в каче- стве передаточного механизма в них начали применять стальной диск (1900 г.), весь механизм машин помещался в удобном закрытом кожухе (1907 г.). Машину монтировали на салазках. Режущий исполнительный орган машины был также усовершенствован, благодаря чему увеличилась глубина зарубки (вруба). С 1900 г. на дисковых машинах начали устанав- ливать электроприводы. Однако и усовершенствованная дисковая врубо- вая машина имела ряд серьезных недостатков: трудность удержания ма- шины у груди забоя, зажимания тонкого и широкого диска осаждаю- щимися после подрубки породами, частая поломка зубьев диска и др. Эти недостатки мешали эффективно использовать дисковую врубовую машину в забое, поэтому их начали постепенно заменять более совершенными — штанговыми и цепными врубовыми машинами. Первая штанговая врубовая машина была создана в Англии еще в 50-х годах Х1Хв., однако потребовалось тридцать лет, чтобы эти машины получили распространение. В штанговой машине зарубка угля велась ре- жущими зубками, укрепленными на вращающейся штанге. Перемещалась машина вдоль забоя по рельсам. Машины более поздних конструкций стали монтировать на особой раме с широкими полозьями. В 1887 г. по- явились первые штанговые машины с электроприводом. Однако и штанговые, и дисковые машины не получили широкого рас- пространения из-за быстрого износа режущих зубков, частая замена ко- торых весьма удорожала эксплуатацию машины. Наибольший интерес в развитии механизации зарубки представляют цепные врубовые машины, где в качестве исполнительного органа служит режущая цепь с зубками. Изобретателем ее, а также конструктором первой цепной врубовой ма- шины был Вильям Пис. Машина имела бар в форме штанги, на конце ко- торого было укреплено колесо. При помощи колеса натягивали цепь или канат, оснащенные режущими зубками, и направляли их движение [7, с. 288]. Первая цепная врубовая машина, которая достигла более или ме- нее удовлетворительных результатов в работе, была сконструирована анг- личанином Вильямом Бейрдом в 1864 г. в г. Гартшери (близ Глазго) и была названа «Гартшери». Машина снабжалась поршневым пневмати- ческим двигателем. Сжатый воздух подавался от компрессора, установ- ленного на поверхности. Вдоль забоя устанавливали рельсы, по которым передвигалась машина. Подача осуществлялась храповым механизмом 18, с. 422]. В более поздние модели машины «Гартшери» были внесены зна- чительные усовершенствования. В частности, высота корпуса машины бы- ла доведена до 61 см (вместе с рельсами) [9], что давало возможность ис- пользовать ее на маломощных пластах. Однако внедрению машины «Гарт- шери» в производство препятствовал большой недостаток — частое обры- вание цепей. В 1877 г. инженер Джеффри и несколько позднее Лехнер 87
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности создали цепную врубовую машину в Америке. Рабочим органом этой маши- ны являлся бар, состоящий из направляющей металлической рамы и дви- жущейся в ней режущей цепи с зубками. Бар врубался в уголь на глуби- ну 1,8 м, при этом цепная рама в машине могла поворачиваться на 180°. Первые цепные врубовые машины были очень несовершенны и нена- дежны в работе. Потребовалось много времени, чтобы создать практически пригодную и надежную машину. В 1893 г. фирма «Jeffrey» в США скон- струировала цепную врубовую машину, которую успешно применяли на угольных шахтах многих европейских стран. В 1894 г. врубовые цепные машины начинает изготовлять фирма «Sullivan», а в 1897 г.— фирма «Good- man». В начале 900-х годов на Никитовском руднике Ауэрбаха в России на проходке штреков применяли шесть пневматических врубовых машин, устанавливаемых на раздвижных колонках (по типу Эйзенбейса). Эффект от их применения был положительным, но как долго они применялись, документально установить не удалось. Появление тяжелых электрических врубовых машин в России относится к 1903—1904 гг. Две дисковые врубовые машины английской фирмы «Dia- mond and Clark» работали на пластах «Розовый» и «5-й Власовский» (Дон- басс) мощностью 0,5—0,7 м антрацитового рудника Азовской угольной компании. По свидетельству Н. А. Чинакала, этот первый опыт примене- ния тяжелой электрической врубовой машины в весьма тонком пласте при отсутствии запасных частей был не вполне удачным; тем не менее себе- стоимость антрацита при машинной выемке была ниже буровзрывной [10, с. 103-109]. В 1908—1914 гг. угольные компании и отдельные горнопромышленные предприятия применяли тяжелые электрические врубовые машины глав- ным образом американских фирм. Поскольку это носило эксперименталь- ный характер, приобретали машины самых различных типов: от «бреет» и «шортволл» для коротких забоев штреков и уклонов при небольшом угле падения пласта до «лонгволл» для длинных очистных забоев. Из Англии заказывали дисковые и штанговые режущие врубовые машины. Всего Россия приобрела в 1908—1914 гг. 42 тяжелые врубовые машины, в том числе 15 дисковых и 7 штанговых английских и 20 цепных режущих аме- риканских. Кроме того, до середины 1914 г., по данным А. М. Терпиго- рева и Л. Д. Шевякова, было приобретено 78 легких ударных врубовых машин, преимущественно пневматических, используемых для механиза- ции зарубки при проходке подготовительных выработок [11, с. 308]. Аналогичные пневматические ударные врубовые машины начал выпус- кать машиностроительный завод Екатеринославского акционерного обще- ства. Однако по числу врубовых машин Россия значительно отставала от США и ряда европейских стран. Внедрение врубовых машин в шахтах и рудниках значительно облег- чало труд горнорабочих, однако самый трудоемкий процесс — погрузка отбитой породы — оставался еще немеханизированным. Нужна была ком- бинированная машина, в которой были бы совмещены процессы подруб- ки и отбойки с погрузкой породы. В некоторых смежных с горной отраслях промышленности стали по- являться технические предложения, идеи которых можно было использо- вать для создания такой комбинированной машины. Так, еще в 1865 г. 88
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Департамент торговли и мануфактур выдал «Привилегию № 10» (заявка от 17 мая 1864 г.) Флорену Ванденвину на изобретенную им землекопную машину [12, с. 129], предназначенную «для прорытия в возвышенностях рвов или траншей, по которым могли бы быть проведены обыкновенные или железные пути, каналы или сделаны укрепления». Машина Ванден- вина состояла из деревянной повозки длиной 8,5 м и высотой 4,5 м, шири- на повозки определялась размером выработки. Внутри этой повозки по- мещали локомобиль или небольшую паровую машину, которая приводила в движение весь механизм. В передней части повозки находились два вер- тикальных железных вала с двойными резаками из кованого железа. Кон- цы резаков были изготовлены из закаленной стали и имели несколько изо- гнутую форму. Расположенные на валах в виде спирали резаки каждого вала поочередно касались земли, предназначенной для выемки. Валы вращались в противоположные стороны, поэтому резаки постоянно пере- крещивались, образуя прп движении ров с откосами. Машина должна была выполнять те же операции, что игорный комбайн: резать и отделять землю от массива, бросать (захватывая изогнутой частью резаков) ее в ковши, расположенные на бесконечной цепи, из ковшей — на непрерывно движущуюся ленту и далее по наклонной плоскости (из дерева или листового железа) в специальные тележки. Идея машины Ванденвина была оригинальна. Благодаря встречному движению ножей (резаков) осуществлялась уравновешенность машины, что не всегда достигается даже в современных конструкциях проходческих комбайнов. Новым было предложение армировать ножи закаленной сталью. Ф. Ванденвин удачно решил задачу совмещения разрушающего породу органа с погрузочным. Однако существенным недостатком машины Ван- денвина была невозможность проходить породы даже незначительной крепости, так как мощность парового двигателя была небольшой, а режу- щий инструмент непрочным. Сейчас мы не располагаем сведениями о прак- тическом применении этой машины. Патент Ванденвина — это первая попытка создать комбинированную горнопроходческую машину. Были и другие проекты. В качестве примера можно привести усовер- шенствованную землекопную машину Ван дер Эльста, привилегия на которую получена в России 19 декабря 1887 г., № 12033 (заявка от 13 ап- реля 1884 г.). В 60—70-х годах XIX в. появляются первые предложения конструк- ций машин, которые можно уже назвать комбайнами. В 1864 г. во Франции на проходке подземной выработки по известняку была испытана машина, предложенная англичанином Брентоном [13]. Исполнительный орган этой машины состоял из двух дисков, на которых было закреплено по шесть дисковых резцов, свободно вращавшихся на своих осях. Диски получали принудительное вращение вокруг своих осей и вокруг оси полого винта, в результате чего резцы описывали сложные кривые — эпициклоиды. Впоследствии исполнительные органы горных машин с двойным вращением инструментов получили значительное раз- витие, а сходство с вращением планет дало основание [14] называть их планетарными исполнительными органами. Идея, заложенная Брентоном в конструкцию исполнительного органа своей машины, оказалась исключительно плодотворной и, можно сказать, опередила тогдашний уровень техники на несколько десятков лет [13]. 89
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Дисковые резцы и в наше время заслуживают серьезного внимания. Они нашли применение на механизированном щите при строительстве москов- ского метро. В 70—80-х годах XIX в. были выданы первые патенты на проходческие машины, основанные на принципе сверления. Сюда можно отнести маши- ну, сконструированную в 1880 г. англичанином Стенли для проходки тон- , неля под проливом Ла-Манш [15]. Машина Стенли делала круговой вруб, оконтуривающий породный цилиндр, который затем подрывали взрыв- чаткой, а отбитую породу грузили вручную. В одной из первых машин, разработанной на базе проходческой маши- ны Стенли и вывезенной в США из Англии в 1883 г., использован принцип зарубки коронками ударного действия. Снабженная транспортером врубо- во-погрузочная машина была внедрена на шахте Бенкет (Иллинойс) в 1890 г. Эта машина, так же как машина Стенли, стала предшественницей будущей комбинированной проходческой машины Эдварда Мак-Кинли, в которой получила воплощение идея высверливания выработки в некреп- кой горной породе [16, с. 32—34]. Патент на машину Мак-Кинли был выдан в США на рубеже XIX и XX вв. Практическое применение она нашла лишь в 1920 г. В конце XIX — начале XX в. В России появляются проекты более со- вершенных машин для одновременной механизации зарубки, отбойки и погрузки горной породы в вагонетки [12]. Авторы проектов не задавались целью сконструировать машину для какой-либо определенной отрасли горной промышленности. Они ставили перед собой задачу, и кстати ска- зать ошибочную, создать универсальную горную машину — горный комбайн широкого назначения. Ошибочность их подходов к созданию универсальной горной машины состояла в том, что они не учитывали спе- цифику различных горных пород — их залегания, крепости, неоднородно- сти и т. д. Такие машины могли работать только в идеальных условиях, т. е. в некрепких однородных породах. Поскольку это были первые маши- ны, явившиеся прообразом современных горных комбайнов, они представ- ляют несомненный интерес для специалистов-горняков и историков техни- ки. Остановимся на некоторых из них. 23 апреля 1893 г. петербургский служащий — коллежский регистратор А. К. Калери подал в Департамент торговли и мануфактур прошение •о выдаче ему привилегии на машину для земляных работ, названную «Зем- .лерой». По замыслу автора, машина предназначалась для проходки тон- нелей, причем предполагалось, что тоннель сечением 25 ма за один месяц «может быть прорыт на 1 версту». Помимо проходки тоннелей, машина, как утверждал автор, могла быть применена и к добыванию каменного уг- ля или руды. Для этого она должна была быть оборудована двумя режущи- ми головками, из которых одна имела бы резцы параллельные (для гори- зонтальных нарезов по всей высоте пласта), а другая — резцы под углом (для снятия вертикальных призм, высота которых равна расстоянию ме- жду горизонтальными нарезами). Над усовершенствованием своей ма- шины изобретатель работал в течение ряда лет. Так, за период 1893— 1896 гг. Калери 10 раз подавал в Департамент торговли и мануфактур про- шения и заявл ения с дополнениями по улучшению конструкции его машины1. 1 Сведения об этом имеются в Центральном Государственном историческом архиве СССР в Ленинграде (ЦГИА СССР). 90
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Изобретатель пытался запатентовать свое предложение не только в России, где он жил и работал, но и за границей. Так, 25 января 1896 г. А- К. Калери подал в патентное бюро Германии заявку, по которой в де- кабре того же года ему был выдан патент (нем. патент № 89185). В России Калери в конце концов удалось получить привилегию (за .№ 4912 от 28 февраля 1901 г.) на «машину для добывания горных пород». В этой привилегии говорилось, что «предлагаемая машина назначает- ся для добывания горных пород в забоях, обнажениях и пр., преимуще- ственно в виде глыб или призматических кусков квадратного поперечного сечения». Машина состояла из остова, двигателя, бара, снабженного за- рубоотбойной режущей головкой с противовесом, системы конвейеров — скребкового и ленточного. Рабочее движение от двигателя к исполнитель- Hoaiy органу передавалось через сложную систему передач, при этом ши- роко использовали канатные передачи. Принцип работы машины заключался в следующем. Горную породу отделяли от массива с помощью режуще-отбойной головки, состоящей из набора (два, четыре и более) режущих дисков, установленных под прямым углом один к другому. Отбойная головка укреплена на баре, перемещав- шемся в горизонтальной и вертикальной плоскостях и сообщавшем дис- кам, кроме вращательного, поступательное движение. Работа машины начиналась с подачи ее на забой и выемки горизонталь- ной полосы у почвы пласта. Затем бар последовательно перемещался сни- зу вверх, вырезая узкие вертикальные блоки. Отделенная от массива горная порода по лотку поступала на систему конвейеров и далее в ваго- нетки. Калери предполагал использовать свою машину не только на подзем- ных, но и на открытых разработках. Однако конструкция машины обла- дала существенными недостатками: слабостью ряда узлов (и прежде всего исполнительного органа), отсутствием механической подачи машины на забой, громоздкостью и ненадежностью канатной системы передач. Вме- сте с тем предложение А. Калери представляет интерес из-за оригиналь- ного принципа работы режущего органа: съема стружки с поверхности за- боя с помощью специальной режуще-отбойной головки [17, с. 13—15]. К преимуществам машины можно отнести возможность разрушения малой части забоя, что не требовало больших усилий. В первом десятилетии XX в. русский изобретатель Ф. А. Поляков- Ковтунов разработал целую серию машин, среди которых был и комбайн Для проходки горных выработок. На одиннадцать изобретений ему было выдано в России шесть привилегий по заявкам от 1907 и 1908 гг. Все проекты отличались глубиной и оригинальностью разработки. Изобре- татель поставил перед собой задачу создать универсальную машину для проходки тоннелей, штреков, рытья каналов и т. п. Характерная черта его проектов — применение в качестве режуще-отбойного органа стро- гающих «ножей» различной формы. Такой строгающий исполнительный орган мог не только отделять полоску горной породы, но и разрушать ее, облегчая при этом навалку вынутой породы. Возможность выемки различных пород в зависимости от их крепости достигалась регулировкой толщины снимаемого слоя. Поляков-Ковтунов подробно разработал принцип конструкции рабо- чего органа машины «для разнообразных земляных работ». Эту машину 91
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности он рассматривал как базовую для различных видоизменений и вариантов. Автор отмечал, что «этой же машиной можно производить выемку тонне- лей, для чего верхний нож должен быть изогнут» 2. В одной из следующих своих заявок Поляков-Ковтунов представил полностью разработанный проект комбайна для проходки горных выработок — «самодействующую машину для производства земляных работ и для иных целей, отличающую- ся применением строгального станка и тележки с автоматическими пере- двигающимися рельсами» 3. Машина представляла сложную конструкцию, смонтированную в жестком каркасе, и состояла из следующих основных частей: мотора, режуще-отбойной головки с ножами, изогнутыми спираль- но по поверхности конуса, системы конвейеров для погрузки породы и хо- довой части платформы с автоматической прокладкой рельсов по принци- пу шагающей подачи. В силу сложности конструкции машина имела значительные габариты, поэтому изобретатель предусмотрел установку на ней щитового крепле- ния. Процесс работы комбайна состоял в следующем: машину по рельсам подавали на забой, затем включали режущую часть. Срезанный слой по- роды попадал на систему конвейеров и далее в доставочные устройства. Горнопроходческий комбайн Полякова-Ковтунова мог найти приме- нение только при разработке некрепких горных пород. Перед первой ми- ровой войной Путиловский завод изготовлял спроектированную Поляко- вым-Ковтуновым «землестрогальную машину», предназначавшуюся для разработки глиняного грунта при кирпичном производстве, но удалось ли ее внедрить в производство — неизвестно, хотя указывается [18, с. 184] производительность машины — до 1000 м3 грунта в 10-часовую смену. В проектах Полякова-Ковтунова, конечно, были конструктивные не- достатки (громоздкость, ненадежность системы передачи движения испол- нительному органу, слабость режущего инструмента и т. п.), но с учетом низкого уровня механизации в горнодобывающей промышленности того времени становится очевидной талантливость нашего соотечественника. На Западе и особенно в США отмечается некоторый рост изобретений комбинированных горных машин с начала 1910 г. Первым реализованным за границей проектом горнопроходческого ком- байна явилась машина Морган — Джеффри. Ее изобрел в 1910 г. амери- канец Е. С. Морган и изготовила в 1913 г. фирма «Jeffrey». Машина пред- назначалась для быстрого прохождения подготовительных выработок по углю в достаточно мощных (до 2 м) пологопадающих пластах [19]. Она состояла из трех баров с режущимп цепями, тарана и пяти долот. Бары были установлены на прочных салазках вместе с мотором в 50 л. с. и пла- стинчатым конвейером [6]. Нижний горизонтальный и два вертикальных бара вели врубы по трем плоскостям, таран же, совершавший качательные движения, сбивал под- резаемый уголь, который падал на головной конвейер, вводимый в нижнюю зарубную щель своим передним концом, и затем грузился в вагонетки. Один проходческий цикл выполнялся в три приема-заходки. По мере внед- рения в уголь вся машина подавалась вперед на длину 2,4 м. Когда одна 2 ЦГИА СССР, ф. 24, оп. 17, ед. хр. 566, л. 68. 3 Там же, ед. хр. 568, лл. 1, 5. 92
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности заходка завершалась, машину с помощью каната отодвигали назад и де- лали вторую заходку, и т. д. Зарубка и отбойка шли довольно быстро. На- пример, в 2-метровом пласте средней крепости на заходку шириной 1,5 м и глубиной 2 м требовалось 20— 30 мин и штрек шириной 3 м мог быть пройден со скоростью 10 м в смену [6, с. 92]. Машина Моргана представляла собой комбайн для проходки вырабо- ток по углю. Фирма «Jeffrey» рекламировала машину как универсальную, т. е. способную работать и по проходке подготовительных выработок, и по добыче угля [20]. Однако все попытки использовать машину в очист- ных работах на крепких углях ни к чему не привели [19, с. 32]. В основу работы комбайна был положен неудачный принцип ударной отбойки, поэтому машина не получила широкого распространения не только в очистных, но и в подготовительных работах. В 1920 г. фирма «Sauthern Coal Coke and Mining С°», владевшая шах- тами в штате Иллинойс (США), начала впервые применять комбинирован- ную проходческую машину Мак-Кинли, работавшую на принципе высвер- ливания забоя. Машина отличалась высокой производительностью: про- ходка штрека с ее помощью составляла 8—10 м за смену [19, с. 32]. На руднике «Pocahontas» (США) скорость проходки штрека по углю сечением 4.5 м2 составила 10,5 м/ч; за каждые 10 мин машина нагружала четыре трехтонные вагонетки угля [21, с. 667j. Машины Мак-Кинли продолжи- тельное время работали также на руднике Новый Ориент. Однако машины часто ломались, из-за чего многие из них были сданы в лом. На базе машин Мак-Кинли впоследствии было создано несколько типов более совершен- ных комбайнов («Мариэтта». «Майнер-500», «Гудмен-400», «Гудмен-500»). На американских угольных шахтах для проведения штреков некото- рое время применяли комбинированную машину О’Тула [6], работавшую по принципу резания (царапания) забоя. Исполнительный орган машины представлял собой прочную стальную раму, шарнирно укрепленную на передней части четырехколесной платформы и несшую десять и более (в за- висимости от желаемой ширины выработки) цепей с насаженными резцами. Во время работы цепи с резцами двигались вокруг рамы по направлению, параллельному оси проходимой выработки, царапая грудь забоя, а сама рама совершала качательные движения вверх и вниз, вследствие чего подрезанный уголь падал на почву выработки и винтовым поперечным транспортером сгребался к конвейеру машины, с которого попадал в стоя- щие позади машины вагонетки. На одной из американских угольных шахт машиной О’Тула проводили штрек по углю сечением 6,3 м2 со средней ско- ростью 11,5 м в 10-часовую смену, расходуя 164 кВт-ч и добывая около 80 т угля. Уголь получался мелкий [6, с. 88—94]. В 1896 г. О’Тул предложил комбинированную машину для добычи горных пород, которую, так же как и проходческую, изготовили в не- скольких вариантах лишь в 20-х годах XX в. [19]. Она состояла из дви- гателя и длинного горизонтального бара (12,8—30,5 м в зависимости от длины забоя). С помощью нескольких домкратов, приводимых в движение одним двигателем, машина подавалась на забой и врубалась в пласт. Под- рубленный уголь, вручную отбиваемый кайлами, падал на смонтирован- ный за баром скребковый конвейер, который доставлял его на штрек. Идея выемки породы по всей линии забоя была в то время весьма прог- рессивна, но неприменима ко всем горно-геологическим условиям. Маши- 93
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности на О’Тула могла работать только на мягких углях, не содержащих про- слойков, по пластам пологого залегания, с достаточно хорошей кровлей и почвой. Исходя из этого, изобретатель в последующих моделях машин изменил длину бара и расположение конвейера. В одной из своих моделей он предложил «устройство механического подвижного крепления кровли в забое», названное «танком» [19, с. 82—84]. Принцип действия «танков» заключается в следующем. Двигатель, приводивший в движение режущую цепь и конвейер, через соответствую- щую передачу сообщал вращение длинному валу, расположенному вдоль конвейера. От этого вала через передачу приводились в движение нижняя (у почвы) и верхняя (у кровли) гусеницы «танка». Таких «танков» было не- сколько в зависимости от длины забоя, и каждый из них нес по одной гид- равлической стойке. Перемещаясь вперед, «танки» давили на раму маши- ны и прижимали бар к забою. Таким образом, «танки» совмещали две функции: крепления призабойного пространства и подачи машины на забой. В конструкции «танков» имелись недостатки (они могли работать только при постепенно провисающей кровле), но сама идея заслуживает внимания. Одновременно с угледобывающей машиной О’Тула фирма «Jeffrey» запатентовала в 1924 г. в Англии и в 1925 г. в Германии комбинированную машину для добычи угля. Машина Джеффри по своей идее очень близка к машине О’Тула. Она состояла пз обыкновенной врубовой машины с длин- ным баром, расположенным вдоль всего забоя. Врубовая машина приво- дила во вращение режущую цепь бара и одновременно сообщала ему и всей системе поступательное движение вперед при помощи каната, особым образом пропущенного через блоки-ролики. Отличительная особенность этой машины — подборка подрезанного угля, доставка его к штреку и погрузка в вагонетки с помощью бара и режущей цепи [19]. Внедрение механизации по добыче полезных ископаемых вызвало не- обходимость быстрейшей транспортировки их. Идея применения спе- циальных желобов для транспортировки полезных ископаемых возник- ла еще в начале XIX в. Первые деревянные желоба появились на рудни- ках Южной Африки. В целях лучшего скольжения руды деревянные же- лоба начали заменять металлическими, причем при горизонтальном рас- положении желобов их подвешивали и раскачивали. Эти раскачивающие- ся желоба были прообразом будущих качающихся конвейеров. В каменноугольной промышленности в конце XIX — начале XX в. появились скребковые и ленточные конвейеры (транспортеры). Раньше других скребковые конвейеры начали применять в английских шахтах (1902 г.). Они состояли из желоба, цепи со кребками и были снабжены вна- чале пневматическим, а затем электрическим приводом; применялись в за- боях различной длины. В ленточных конвейерах использовали тканевые (пз прочного хлопча- тобумажного материала) ленты, которые позже начали заменять более прочными — прорезиненными, известными в США еще в 60-х годах XIX в. В 1906 г. в Англии был сконструирован ленточный конвейер для пластов угля малой мощности. Для движения ленты имелись несколько барабанов- с принудительным вращением. Кроме скребковых и ленточных, в первом десятилетии XX в. в горно- добывающей промышленности начали применять качающиеся конвейеры. 94
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Они появились сначала в Германии, затем в Англии и других странах. Рештаки подвешивались либо к стойкам, либо к опорам-кареткам с пнев- матическим или электрическим приводом. Еще в 30-х и 40-х годах XIX в. были сделаны попытки использовать для откатки по горизонтальным выработкам паровой двигатель, но при- менение его в шахтных условиях оказалось нецелесообразным. В 80-х годах XIX в. в США и некоторых других странах на подземных работах появились локомотивы, работавшие на сжатом воздухе и получившие- название воздуховозов. Однако длительного применения и они не нашли в связи с их эксплуатационными недостатками. На смену воздуховозам пришли троллейные электровозы, которые начали применять в 1882 г. в Европе для откатки грузов по горизонтальным выработкам. В США троллейные электровозы в шахтах появились в 1887 г., но темпы их внедрения и мощность оказались значительно выше, чем в евро- пейских странах. Для обеспечения большей маневренности электровоза в США начали применять специальную кабельную катушку, которая по- зволяла вводить электровозы в камеры и забирать оттуда груженые ваго- нетки. На рубеже XIX и XX вв. в фирме «Baldwin Westinghouse» в США были созданы первые аккумуляторные электровозы, обеспечивавшие лучшую' маневренность их в шахтах. Аккумуляторные электровозы повышали бе- зопасность работы в шахтах, поэтому ими заинтересовались и начали при- менять в Европе, где многие шахты были взрывоопасными. В таких шах- тах применение троллейных электровозов исключалось. Совершенствовались и средства рудничного подъема на поверхность. Применявшиеся конные вороты начали заменять паровыми подъемными машинами, обеспечивавшими значительно большую производительность. По свидетельству профессора II. А. Тиме, это были «двойные паровые ма- шины с переменным ходом и без махового колеса», характеризующиеся от- сутствием мертвых точек, незначительной инерцией движущихся масс и легко управляемые машинистом [22, с. 25]. В процессе эксплуатации подъемных установок было замечено, что- нагрузка на двигатель не остается постоянной по мере движения клети. Сказывался фактор неуравновешенности каната. По мере углубления шахт эта проблема становилась все острее. Для решения ее в 1875 г. была создана комиссия, состоявшая из ученых разных стран, которая рабо- тала на крупнейшем в то время руднике Войтишек (современная Чехо- словакия) [23, с. 305]. Чтобы устранить вредное влияние неуравновешенности подъемного каната, в разное время применяли различные способы: противовесы в фор- ме перемещающихся вспомогательных грузов и тяжелых цепей, дополни- тельные уравновешивающие канаты, барабаны переменного сечения и дру- гие устройства. Наибольшее распространение в горном деле получил способ уравнове- шивания с помощью различных противовесов, а также способ с использо- ванием уравновешивающего хвостового каната, предложенный еще в 1821 г. в Германии. Заслуживает внимания уравновешивающая установка со шкивом трения немецкого инженера Кёне, предложенная им в 1877 г. [24, с. 48]. В этой установке канат не навивается на барабан, а идет от одной клети 95
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности к другой через систему шкивов, образуя бесконечный канат с клетями, расположенными в двух точках. Уравновешивающий канат крепится к дни- щу обеих клетей. В последнем десятилетии XIX в. в горнодобывающей промышленности начинают применять электропривод, который позволил увеличить грузо- подъемность и скорость подъема. Так, например, грузоподъемность уста- новки на угольных шахтах Англии в 1870 г. составляла максимально 4 т, а в 1912 г.—6 т. Скорость подъема соответственно изменилась с 5,25 до 14,6 м/с. Первая подъемная машина с электрическим двигателем начала рабо- тать на одной из шахт Германии уже в 1891 г. [25, с. 7]. Применение электроприводов в шахте повлияло и на развитие подзем- ных водоотливных установок. Но прежде чем характеризовать водоотлив- ные установки, работавшие от электродвигателя, следует сказать о раз- витии водоотлива в целом. В течение длительного времени и до конца XIX в. основным средством рудничного водоотлива был поршневой насос, приводимый в действие па- ровой машиной Уатта [26, с. 1131. Одновременно на рудниках многих стран применяли поршневые насосы с приводом от гидравлического колеса. С появлением паровой машины двойного действия водоотливные уста- новки с гидравлическими колесами начали постепенно заменять. В самих же насосах все деревянные детали были заменены чугунными и в некото- рых случаях бронзовыми. Паровая машина, обеспечившая большую мощ- ность водоотливной установки, окончательно заменила гидравлическое колесо. В 1891 г. проф. И. А. Тиме по этому поводу писал: «В настоящее время гидравлическое колесо, можно уверенно сказать, представляет со- бой вполне законченный, совершенный при известных обстоятельствах механизм, так что серьезные изобретения в области их являются положи- тельно невозможными» [27, с. 197]. Начиная со второй половины XIX в. на шахтах и рудниках сооружали надземные и подземные водоотливные установки (без штанг). К первому типу относились: установки системы немецкого инженера Клея; насосы, работавшие от паровой машины с маховым колесом; установки прямого действия без махового колеса. Насосная установка системы Клея, построенная в 1875 г., заслуживает особого внимания из-за ее преимуществ перед другими водоотливными установками того времени. Она приводила в действие пять насосных ста- вов (плунжерных насосов), из которых три были нагнетающими, подни- мающими воду с глубины 200 м, а два — всасывающими, расположенными ниже первых и качающими воду с глубины 60 м (при общем напоре 260 м). Производительность установки составляла 119 м3/ч [28. с. 301—308]. Наибольшее распространение водоотливные установки с паровым дви- гателем получили сначала в Англии, а затем и в других странах Западной Европы. Первые паровые машины имели сложную систему передачи движения к насосу. Упрощение этой системы привело к созданию рудничных водо- отливных машин прямого действия, в которых шток поршня соединялся непосредственно с насосной штангой через дно парового цилиндра. В этом случае паровую машину помещали прямо над устьем шахтного ствола. Недостатки работы установок этого типа: необходимость сооружения 96
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности .стволов большого диаметра, невоз- можность устройства надежного •фундамента для паровой машины, .отрицательное влияние на маши- ну сырости и угольной пыли, вы- делявшихся из шахты. Вследствие отих недостатков в последнем де- вятилетии XIX в. было прекраще- но сооружение рудничных водоот- ливных машин прямого действия, ро те, которые были установлены ранее, еще продолжали работать до полного износа. : В последнее десятилетие XIX в. весьма большое распространение получили подземные водоотлив- цые установки. Они вытеснили щтанговые насосы, при которых приходилось затрачивать большие усилия на приведение в действие насосных штанг, противовесов, ба- лансиров, контрбалансиров (мерт- вый вес) и на вес воды в насосных Ставах (полезный вес). Как прави- ло, мертвый вес превышал полез- ный в 15—25 раз, поэтому совер- шенно естественным было стремле- ние освободиться от тяжелых дви- Иван Августович Тиме (1838—1920 гг.) жущихся масс. Подземные водоотливные установки представляли собой простое, ком- пактное и дешевое устройство, требующее в стволе шахты незначительного пространства для прокладки паровой и нагнетательной труб. Применение их обходилось дешевле других типов примерно в два раза. Наибольший интерес среди этих установок представляла машина с одним паровым ци- линдром бельгийской фирмы «Беер», которая работала на рудниках Лувьер и откачивала воду с глубины 576 м, обеспечивая пгоизводитель- ность 39,6 м3/ч. Интересна и двухцилиндровая паровая подземная машина французского инженера Одемара, которая работала в 70-х годах на руд- нике «Святая Мария», качая воду с горизонта 330 м и обеспечивая подачу 180 м3/ч [26, с. 125]. В 80-х годах XIX в. подземные паровые водоотливные установки нача- ли монтировать и в рудниках России. Так, в 1885 г. подземный насос, спроектированный горным инженером В. И. Лазаревым, был установлен в Руднике Н. С. Кошкина (Донбасс). Производительность насоса состав- ляла 123 м3/ч, глубина откачивания 150 м [29]. В начале XX в. в горнодобывающей промышленности происходит про- цесс замены поршневых насосов более мощными и производительными цен- тробежными. Значительный вклад в развитие этих насосов внес француз- ский горный инженер А. Рато, предложивший в 1898 г. первый мощный Многоколесный центробежный насос. Внедрение центробежных насосов 7 Заказ № 727 97
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Насосная установка системы Клея (1875 г.) с электроприводом позволило повысить скорость вращения рабочего колеса до 1500 об/мин вместо 150 об/мин, достигнутых в «быстроходных» по тем временам поршневых насосах. На рубеже XIX и XX вв. немецкая фирма братьев Зульцер соорудила водоотливную установку с тремя последова- тельно работавшими центробежными насосами на одном из испанских руд- ников «Compania Minera u. Metalurgica del Horcajo». Эта установка обес- печивала подъем воды на высоту 390 м при производительности 250 м3/ч [30, с. 20]. Позже центробежные насосы начали применять и в других странах. Этому способствовали преимущества их по сравнению с поршне- выми насосами: более низкие капиталовложения и эксплуатационные рас- ходы. Рудничной вентиляции принадлежит одно из важных мест в горной науке. Развитие вентиляции всецело зависело от теоретических исследо- ваний, заложивших основу для методов рудничной аэрологии. Еще в 1860 г. английский ученый Аткинсон вывел формулу, по которой мож- 98
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности но было определить количество воз- духа, необходимое для нормальной работы в шахте. В ряде стран ученые изучают законы движения воздуха по выработкам, исследуют влияние сопротивления стенок выработок движению воздушной струи, влияние угольной пыли на взрываемость гремучего газа (Мюрк, М. М. Про- тодьяконов, А. А. Скочинский и др.). В конце XIX — начале XX в. в горнодобывающей промышленно- сти мира отмечено множество руднич- ных катастроф, вызванных взры- вами гремучего газа и угольной пыли. Стало очевидным, что старые спо- собы естественного проветривания, включая и применение «воздухоочи- стительных» печей, не могут обеспе- чить разжижение взрывчатого руд- ничного газа свежим воздухом. На- чалось применение активной, механи- ческой вентиляции. Появились меха- нические центробежные вентиляторы систем Гибаля, Уокера и др. Венти- ляторы. Гибаля, выпускавшиеся не- мецкой фирмой Гумбольт, имели диа- метр колеса от 5 до 12 м и приводи- лись в действие паровой машиной. Вентилятор с диаметром колеса 12 м развивал производительность 3000— 3750 м3/мин (31, с. 1611. Однако вентиляторы с большим диаметром колес в силу своей гро- моздкости отличались тихоходностью, вследствие чего в начале XX в. их стали заменять более портативными (диаметр колеса от 1,5 до 3,5 м), но с большим числом оборотов коле- са. Это дало возможность перейти на электрический привод. Из этой серии лучшими для того времени считались вентиляторы системы Рато. В 70-х годах XIX в. освещение горных выработок было крайне при- митивным. Применяли лампы, запра- вленные керосином или маслом (су- репным, льняным, конопляным, со- ляровым). Открытые масляные лампы «Фрейбергская», «Силезская», «Бог Подземная водоотливная установка (конец XIX в.) 99
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности помочь» и другие по конструкции были близки к лампам, применявшимся в быту. Участившиеся случаи взрывов метана в шахтах ограничивали применение открытого огня для освещения выработок и рабочих мест в забоях. Поэтому правилами безопасности было предписано на всех газовых шахтах применять предохранительные лампы с сетками, которые, кстати сказать, давали возможность судить и об опасных скоплениях газа. Первая предохранительная лампа — лампа «Davy» — явилась прото- типом всех последующих ламп. Наибольшее распространение получила лампа «Wolff». Горючим материалом в ней был бензин. Она давала боль- ше света по сравнению с масляными и меньше коптила. Однако и у нее были недостатки: легкая воспламеняемость бензина, погасание от толч- ков и колебаний воздуха, увеличение содержания взрывчатой смеси га- зов в воздухе из-за выделения лампой несгоревших бензиновых паров. В первоначальной конструкции лампа «Wolff» была опасна при внезапном выделении гремучего газа вследствие выхода пламени за пределы сетки. Чтобы устранить этот недостаток, на лампу надевали специальный ограж- дающий колпак. В лампе «Morison» исключалось непосредственное попадание воздуха или взрывчатой смеси внутрь благодаря специальным предохранительным цилиндрам. Кроме всех перечисленных, использовали также ацетиленовые предо- хранительные лампы, которые хорошо горели при сильной струе воздуха и гасли в атмосфере с большим содержанием метана. В 80-х годах XIX в. на английских угольных шахтах появилось ста- ционарное электроосвещение. Источником питания служили сначала галь- ванические батареи, затем аккумуляторные. Одновременно на угольных шахтах начали распространяться переносные электрические лампы. Такая лампа впервые была продемонстрирована в 1880 г. французским инже- нером Г. Труве на заседании Парижской академии паук. В самом кон- це XIX в. широко распространились головные электрические лампы, соз- данные впервые в Америке в 1896 г. и работавшие от портативной электро- батареи Т. А. Эдисона. Горная наука развивалась в разных направлениях. Важная роль в ее развитии принадлежит профессору Пршибрамской горной академии И. Грабаку — одному из основоположников горной механики, внесшему большой вклад в развитие высшего горного образования в Чехии. Деятель- ность Й. Грабака относится к тому периоду, когда в Чехии шло становле- ние крупной капиталистической индустрии, быстро развивалось горное дело. Происходившая тогда техническая революция ставила многие науч- ные и технические проблемы, в решении которых принимал активное учас- тие и профессор Й. Грабак [32]. Особенно большой вклад внес Й. ГрабаК в область расчета, изготовления и эксплуатации паровых машин, руднич- ных подъемных машин, рудничных проволочных канатов и других устройств горно-механического комплекса. Й. Грабак опубликовал свыше 15 работ, посвященных паровым машинам. Чешские специалисты горного дела Франц Эмил Шубел, Тома Нелиба, 'Франц Скричка й Йохан Мечирж внесли большой вклад в развитие гор- ного дела не только своей страны, но и других стран, в частности Болга- рии [33, с. 283—-293]. 100
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности В 80-х годах XIX в. в связи с интенсивным развитием бурильных машин появляется ряд работ профессора Венской Высшей технической школы Ф. Ржиги [33], немецких ученых А. Фаука [34], А. Лоренца, Л. Сер- ло, Г. Текленбурга. Необходимо отметить большой вклад в развитии гор- ной науки и русских ученых. В этот период II. А. Тиме разрабатывает основы горной механики, обращая значительное внимание на конструи- рование подъемных машин [22, 60, 61]. М. М. Протодьяконов [37—39] создает теорию давления горных пород и систему их классификации, Б. И. Бокий [40—45] разрабатывает новые методы проектирования рудни- ков и излагает методические основы для выбора способов вскрытия и раз- работки шахтных полей, С. Г. Войслав [46], Г. Я. Дорошенко [47, 48] изучают вопросы обогащения угля, теоретические основы флотационного обогащения разрабатывает И. С. Громека [49—53]. Системам разработки посвящены многие работы А. М. Терпигорева [54, 55]. Теоретические положения, на основе которых развилась впос- ледствии рудничная аэродинамика, были сформулированы А. А. Скочин- ским [56—59]. Ученики И. А. Тиме — М. М. Федоров [62, 63] и А. П. Гер- ман успешно работали в области создания теоретических основ шахтного подъема [64]. М. М. Федоров предложил также своеобразную методику расчета рудничных турбомашин при помощи безразмерных характери- стик [65]. В заключение можно отметить следующее. В рассматриваемый период в горной технике добычи твердых полезных ископаемых произошли зна- чительные изменения. Вместе с ростом добычи угля возросла доля его в мировом энергетическом балансе. Рост добычи сопровождался измене- ниями в структуре угольных предприятий: от мелких раздробленных шахт и рудников, принадлежавших ранее частным владельцам, перешли к круп- ным рудникам, вошедшим в подчинение мощных монополистических объе- динений. Нововведения в технических средствах горнорудной промышлен- ности непосредственно зависели от внедрения в машиностроительное производство стали и все большего применения электропривода. Наряду с угольной отраслью появляются новые отрасли топливной промышленности, и прежде всего нефтяная. 2. НЕФТЬ — НОВОЕ ТОПЛИВО И СЫРЬЕ ДЛЯ ИНДУСТРИИ В 70-х годах XIX в. начался первый этап развития мировой нефтяной промышленности, который И. М. Губкин охарактеризовал как «освети- тельный, или керосиновый, период» [66, с. 12]. Он был подготовлен тем, что пефть издавна применяли для освещения. Было замечено, что неочи- щенная нефть при горении сильно коптит и дает тусклое пламя, а более легкие нефтяные продукты горят ярче. Начались попытки очищать и пере- рабатывать нефть. В апреле 1855 г. химик Б. Силлиман (США) сообщил о составе американской нефти и указал, что продуктом ее перегонки яв- ляется масло, пригодное для сжигания в осветительных лампах [67, с. 940]. 101
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Открылась возможность использовать продукты переработки нефти для лампового освещения. Керосиновые лампы оказались экономичнее масляных, проще по конструкции, требовали меньшего ухода. В резуль- тате керосин повсюду стал вытеснять растительные масла и началось строительство заводов для его производства. Керосин как средство освещения вошел в обиход и стал главным про- дуктом переработки нефти. Спрос на него на мировом рынке резко возрос, и возникновение нефтеперегонных заводов приняло массовый характер. Но при перегонке нефти получались остаточные продукты, в частности бензин, мазут, от которых избавлялись, сжигая или выливая их в реки и моря. В последней четверти XIX в. нефтью начали заменять традицион- ное топливо — уголь. Так как теплота сгорания нефти выше, чем у всех других видов топлива, ее стали сжигать в топках паровых котлов на фаб- риках, заводах, на железных дорогах, на судах и т. д. Например, в кон- це 70-х годов на Каспийском море у братьев Нобель появились паровые наливные суда, топливом для которых служил их груз — нефть. Новые сферы потребления нефти способствовали дальнейшему развитию нефтя- ной промышленности. С изобретением двигателей внутреннего сгорания нефть приобрела важнейшее значение в мировой промышленности и на транспорте. На сме- ну производству керосина пришло производство бензина. Постепенно хи- мики открывали все новые свойства нефти и ее продуктов. Для первых двигателей внутреннего сгорания, например двигателя Э. Ленуара (1860 г.), использовали в качестве горючей смеси светильный газ и воздух. Это были, в сущности, газовые двигатели. Позднее с освое- нием нефти как жидкого топлива появились керосиновые и бензиновые двигатели. Один из первых бензиновых двигателей изобретен Г. Даймле- ром в 1883 г. и запатентован им в Германии в 1885 г. Двигатель Даймлера был предназначен для автомобиля, и в 1889 г. был сконструирован первый автомобиль с подобным двигателем. В 1892 г. Р. Дизель запатентовал двигатель внутреннего сгорания с вы- сокой степенью сжатия, который должен был работать на керосине. В Рос- сии создались особенно благоприятные условия для внедрения двигате- лей Дизеля [68]. Здесь в 1899 г. была предпринята удачная попытка пере- вода дизельного двигателя с керосина на сырую нефть. Первым в мире Дизельным судном стал построенный в 1903 г. в России и курсировавший по Неве нефтевоз «Вандал». Изобретение легкого бензинового двигателя оказало огромное влияние на развитие нового вида транспорта — авиации. Таким образом, двигатели внутреннего сгорания способствовали по- явлению автомобильного транспорта, усилению судового транспорта и возникновению авиации. В этих двигателях применяли продукты нефти. Нефть становилась источником богатства и силы страны, приобретала поли- тическое значение. Не случайно нефтяная промышленность мира уже в на- чале XX в. была включена в сферу борьбы крупнейших капиталистиче- ских промышленных монополий за передел мира. «Поучительный пример попытки такого передела, борьбы за передел,— указывал В. И. Ленин,— представляет керосиновая промышленность» 4. В. И. Ленин отметил, что 4 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 27, с. 367. 102
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Деревянный станок для ударного бурения (70-е годы XIX в.) 103
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности именно в керосиновой промышленности «Началась борьба, которую в эко- номической литературе так и называют борьбой за «дележ мира»» 5. В пер- вую мировую войну 1914—1918 гг. нефть была главной заботой каждого из воюющих лагерей. В Великобритании накануне войны, в 1914 г., 30% военного флота работало на нефтяном топливе. После войны буржуаз- ный политик Керзон метко сказал: «Союзники приплыли к победе на вол- не нефти» [1, с. 11]. Нефть и раньше имела разнообразное применение. Ее употребляли в медицинских целях, в военном деле как горючий материал, в корабле- строении, в строительном деле, для покрытия дорог, но в начале XX в. не оставалось ни одного вида промышленного предприятия и средства транспорта, где бы не использовалась нефть в сыром или переработанном виде. Практическое применение нашли газойль, бензин, керосин, соляро- вые, парафиновые, смазочные масла, вазелин, парафин, масла, применяе- мые в парфюмерной промышленности, и т. п. Нефть приобрела прочное положение как топливо и сырье для развивающейся химической промыш- ленности. 3. ТЕХНИКА БУРЕНИЯ И ДОБЫЧИ НЕФТИ Спрос на нефть как на топливо и промышленное сырье резко возрос. Если раньше он с избытком удовлетворялся тем количеством нефти, ко- торое добывалось из естественных ключей и неглубоких рытых колод- цев, то теперь возникла необходимость значительно увеличить добычу. Эта цель могла быть достигнута бурением нефтяных скважин. Бурение уже широко применялось для добычи богатых солями водных растворов (рассолов), в геологоразведочных и горных работах, и к концу XIX в. в основном конструкция бурового оборудования и инструмента, тех- нологические приемы проводки скважин были определены. Высокого уров- ня мастерства достигло ударное штанговое бурение. Совершенствовалось ударное канатное бурение. С увеличением глубины скважины понадоби- лось разобщить ударный инструмент и основную массу штанг. В резуль- тате стали появляться свободно падающие механизмы: ножницы Эйенгау- зена, самопады Кинда, Фабиана и др. [34]. В разведочном бурении Г. Д. Ро- мановский для проводки скважины применил установку ударного бурения с паровым приводом. В первые десятилетия существования мировой нефтяной промыш- ленности в числе нефтедобывающих стран значились США, Россия, Ка- нада, Перу, Румыния, Германия, Австро-Венгрия, Индия и Япония [66, с. 16]. Добыча нефти из скважин начала развиваться бурными темпами, и постепенно нефтяное бурение стало широко использоваться во всех странах, где находили нефть. Сначала для бурения нефтяных скважин служил балансир, приводи- мый в действие вручную. Позже технические средства бурения усложни- лись. Для привода ударных буровых станков начали применять паро- вые двигатели. Ударное бурение продолжало совершенствоваться. Но с увеличе- нием глубины скважины резче проявлялись его недостатки. Затруднялась * Там же, с. 368. 104
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Ротор для вращательного бурения (начало XX в.) промывка скважины, так как возникала необходимость герметизировать самопады — задача практически невыполнимая. Кроме того, жидкость создавала дополнительное сопротивление падающему долоту. При бурении без промывки много времени уходило на очистку скважины и ее крепление. Этих недостатков было лишено вращательное бурение. Сначала его до- вольно успешно использовали в разведочных целях, что подготовило поч- ву для его применения на нефтяных промыслах. Тяжелые условия проводки нефтяных скважин исключали возмож- ность простого переноса существовавшего оборудования для бурения раз- ведочных скважин на промыслы. Легкие станки для вращательного буре- ния со стальной коронкой или с алмазным инструментом приводили в дви- жение вручную, угловая зубчатая передача была довольно миниатюрна. Появилась необходимость увеличить мощность привода и усилить враща- тельный механизм. Эта задача была решена в 1889 г. в США Чепменом, 105
Глава IV. Т ехническое перевооружение горной промышленности •создавшим первую роторную установку, пригодную для нефтяного буре- ния [69, с. 88]. Сначала бурение ротором применяли для добычи серы и лроводки скважин на воду. Когда технология этого способа была в основ- щом разработана, приступили к бурению на нефть. В 1901 г. в Америке ротором пробурили нефтяную скважину. Ротор в принципе представлял собой угловой редуктор. Действие и конструкция его благодаря простоте оставались в основном неизменными и в течение последующих лет. Например, конструкция ротора, изго- товленного в США в 1910 г., полностью соответствовала запатентованной в 1889 г. Подобные же роторы применяли американцы и в 20-х годах XX в. Вносились лишь изменения с целью предохранить зубчатую пере- дачу и подшипники от воздействия промывочной жидкости. Совершенство- валась система зажима бурильных труб в роторе. Роторное бурение распространилось и в другие страны. Например, !В России его применение отмечено с 1907 г. [70, с. 11]. В 1914 г. в Румынии за 16 дней была пробурена скважина глубиной 700 м, что положило на- чало широкому использованию в этой стране роторного способа проводки скважин [1, с. 95]. Развитию роторного бурения способствовало совершенствование ин- струмента. Основным инструментом служило долото в форме рыбьего хвоста (РХ). Лезвие его было раздвоено и отогнуто в сторону вращения. С целью очистки скважины долото приспособили для работы с промывкой, проделав отверстие для прохода промывочной жидкости. Этим долотом работали в мягких породах. В породах средней твердости использовали дисковые долота с ровной, волнистой или зубчатой рабочей поверхностью. Долота этого типа оказа- лись бесперспективными, но, видимо, они натолкнули изобретателей на конструирование шарошечных долот, в которых рабочим элементом был зубчатый цилиндр или зубчатый конус. Впервые цилиндрические шарошечные долота были запатентованы в 1860 г. Однако успешное раз- витие шарошечных долот началось с применением роторного бурения. В 1909 г. Говард Юз сконструировал долото с коническими шарошками [69, с. 151]. Шарошечные долота позволили совместить действие резания и удара при вращательном бурении. Применяемые ранее зубчатые, ло- пастные, дисковые и армированные алмазами долота разрушали породу только резанием. Шарошечные долота дали возможность использовать преимущества вращательного и ударного бурения одновременно. Вместе с совершенствованием бурения скважин развивались и способы извлечения из них нефти. Проследить историю развития техники добы- чи нефти — задача очень сложная. В 1913 г. И. Н. Глушков — русский ученый, специалист по технике бурения и эксплуатации нефтяных сква- жин— писал: «...разработке твердого ископаемого — каменного угля — посвящена обширная литература на всех языках, и в горных школах чи- таются курсы по этому предмету, разработка жидкого ископаемого — нефти — не имеет даже сводного описания, из которого можно было бы ознакомиться с различного рода современными приемами ведения по до- быче жидких ископаемых работ» [71, с. XI]. И это сказано в то время, когда основные принципы добычи нефти из скважин были уже заложены. Сущность этих принципов сводилась к следующему. 106
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности Из колодцев нефть поднимали бурдюками (сшитыми из шкур живот- ных) и бадьями (металлическими или деревянными цилиндрами с отки- дывающимся на шарнире дном). Скважины, пробуренные на нефтяных промыслах, в большинстве случаев фонтанировали. Если фонтан исто- щался или скважина вообще не давала фонтана, то нефть вычерпывали желонкой, представляющей собой ту же бадью, но приспособленную к узким поперечным размерам скважины. Такой способ подъема нефти — тартание, доставшийся в наследство от ее кустарной колодезной добычи, тяжелый, дорогой, малоэффективный, не использовал преимущества, обес- печиваемые применением бурения. Необходимо было совершенствовать способы извлечения нефти из скважин. В 1865 г. бакинский инженер Иваницкий создал глубинный насос для выкачивания нефти [72, с. 156]. Принцип его действия был известен на Кавказе. Но только в 1874 г. насос применили на нефтепромысле в Грузии, а в 1876 г.— на промысле Вермишева в Баку. Однако и после этого он не получил широкого распространения в России. До установления Совет- ской власти на нефтяных промыслах страны скважины за редким исклю- чением тартались желонками. Владельцы промыслов, не желая тратить средства, время и силы на техническое оснащение работ, получали при- были, жестоко эксплуатируя рабочих. Выступая против насосов в Баку, они ссылались на то, что насосы «стоят очень дорого, а починка их затруд- нительна вследствие отсутствия механических приспособлений» [73, с. 105]. Совершенствование добычи нефти в дореволюционной России шло по пути замены ручного или конного привода желонки паровым, а затем и от двигателя внутреннего сгорания. Иногда применяли электромотор, получавший энергию с центральной электростанции, расположенной обычно вне промыслового участка. В Америке нефонтанирующие скважины с 1865 г. эксплуатировались глубинными насосами [74, с. 573]. Подобные насосы были распростра- нены, например, в Германии. Поршень насоса приводился в движение штангой, соединенной с тем же балансиром, который использовался для проводки скважины ударным бурением. Интересно то. что современные станки-качалки конструктивно произошли от ранних буровых станков ударного действия. На некоторых скважинах ставили железный балансир, предназначенный специально для насоса. Приводом в большинстве слу- чаев служил двигатель внутреннего сгорания, работавший на газе, вы- ходящем из скважины попутно с нефтью. В России инженер В. Г. Шухов предложил использовать сжатый воздух для подъема нефти из скважины — эрлифт. В 1886 г. Д. И. Мен- делеев настойчиво добивался осуществления предложения Шухова [72, с. 158], но только в 1897 г. компрессорная добыча нефти была испытана в Баку. Схема подъемного устройства очень проста. В скважину опущены две трубы, по одной закачивается при помощи компрессора сжатый воздух, по другой поднимается эмульсия из воздуха и нефти. Трубы могли рас- полагаться рядом или концентрично. Несмотря на огромные преимуще- ства, эрлифт не получил широкого распространения при добыче нефти. Даже наиболее передовая в техническом отношении фирма «Нобель» в 1911 г. насчитывала на промыслах всего 15 маломощных компрессоров, приводимых в действие паровыми машинами [75, с. 117]. 107
Глава IV. Техническое перевооружение горной промышленности В 1914 г. в России М. М. Тихвинский предложил газлифт — замкну- тый цикл эксплуатации скважин со сжатым газом. Газлифт, как и эрлифт, не получил в то время применения ни на отечественных, ни на зарубежных промыслах. В некоторых странах практиковали так называемое «поршневое тар- тание». В основе этого способа добычи лежало явление выброса из скважи- ны нефти при обратном движении поршня, создающего под собой разря- жение. Например, на промыслах Румынии до 1909 г. скважины эксплуа- тировали главным образом желонками, позднее здесь стали использовать поршневание и к 1918 г. 50% нефти в стране добывалось этим способом [1, с. 95]. Таким образом, в начале XX в. в технике бурения и добычи нефти были уже заложены и значительно развиты принципы, применяющиеся и в настоящее время. Высокого уровня развития достигло ударное буре- ние; вращательное оснастилось роторными установками, универсальным буровым инструментом — шарошечным долотом. В добыче были разра- ботаны и испытаны глубиннонасосная и компрессорная эксплуатация скважин, газлифт и эрлифт. Все это позволило резко увеличить мировую добычу нефти. Если в 1870 г. она составляла 0,7 млн. т, то к 1913 г. до- стигла 52,3 млн. т [76, с. 166]. За первое же десятилетие XX в. (1901—1910 гг.) добыча нефти в основ- ных нефтедобывающих странах (США, Австро-Венгрии, Румынии) возросла соответственно, млн. т: с 9,1 до 28,1; с 0,5 до 1,8; с 0,2 до 1,4 [71, с. 6]. Автомобили, самолеты, суда, тракторы, стационарные промышленные двигатели, электростанции, нефтеперерабатывающие заводы и различные химические предприятия требовали топлива и сырья — нефти. Значитель- ное увеличение добычи нефти сыграло важную роль в развитии промыш- ленности, сельского хозяйства и транспорта во всем мире. В свою очередь, прогресс ведущих отраслей материального производства, сельского хо- зяйства и транспорта стимулировал дальнейшее развитие нефтедобываю- щей промышленности.
Глава V ПЕРЕХОД НА НОВЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ 1. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЧУГУНА К 70-м годам XIX в. быстро растущие запросы машиностроения, же- лезнодорожного и морского транспорта потребовали значительного рас- ширения производства черных металлов и повышения их качества. Уве- личивались размеры доменных печей, совершенствовалась их конструк- ция, вводились новые вспомогательные устройства. К 1870 г. объемы отдельных доменных печей уже превышали 400 м3, а их высота достигала почти 23 м, применялись мощные воздуходувки, использовались разно- образные устройства для улавливания газа и распределения шихты. Широко распространилась конструкция кирпичного воздухонагрева- теля регенеративного типа для доменных печей, предложенная в 1857 г. английским инженером Э. Каупером и поныне носящая его имя. К концу XIX в. каменноугольный кокс почти повсеместно вытеснил другие виды топлива, используемые для выплавки чугуна. В 1900 г. до- менные печи Англии, Германии и Франции работали только па коксе. В США во второй половине прошлого столетия для производства чугуна наряду с древесным углем широко применяли антрацит. Так, в 1860 г. 48,5% чугуна выплавляли на антраците, 43,2% — на древесном угле и лишь около 8% — на коксе. Однако к концу века доля коксового чугуна в США увеличилась до 87%. В России в это время на коксе выплавляли около 70% чугуна. Металлургия Урала работала в основном на древесном угле. Почти все доменные печи Швеции производили древесноугольный чугун. В описываемый период металлурги все большее внимание стали уде- лять подготовке к плавке основного материала доменного производства — железной руды. Уже издавна использовали такие процессы, как дробле- ние крупнокусковых руд, их обжиг и промывку. Помимо этого, в конце XIX в. начали применять окусковывание мелких и пылеватых руд мето- дом брикетирования, а также сортировку железной руды по крупности кусков и химическому составу. В начале XX в. в производстве внедряется процесс агломерации, заключающийся в окусковывании мелких руд и ко- лошниковой пыли, которые спекали в специальных агломерационных уст- ройствах. Предварительная подготовка железных руд, использование высоко- качественного топлива — кокса, применение более совершенных возду- ходувных машин и горячего дутья позволили сооружать доменные печи значительно большего объема и более высокой производительности. Это, в свою очередь, вызвало необходимость разработки более рациональной конструкции самой печи, а также вспомогательных устройств и механиз- мов доменного цеха. 109
Глава V. Переход на новые способы получения металлов Особое внимание металлурги XIX в. уделили разработке профиля до- менной печи, т. е. внутреннего очертания ее рабочих пространств. Шахта старинных доменных печей имела четырехгранное сечение. Однако уже в XVIII в. повсеместно перешли на круглое сечение всех зон печи. В то время горн печи, в котором сгорало топливо и накапливались расплавлен- ные чугун и шлак, имел относительно небольшой диаметр по сравнению с другими зонами печи, особенно распаром. Английский металлург пер- вой половины XIX в. Д. Гиббонс исследовал рабочее пространство домен- ной печи после ее многодневной эксплуатации. Он убедился, что уже после шести месяцев работы теряется половина толщины огнеупорных стенок горна и заплечиков. В дальнейшем процесс разгорания кладки шел зна- чительно медленнее. В брошюре «Практические заметки о конструкции доменных печей Страффордшира», изданной в 1839 г., Гиббонс писал: «Мне казалось, что если я построю печь таким образом, что внутренние очертания рабочего пространства ее заранее уже будут иметь ту форму, которая получается вследствие разгара, то я ограничу разрушительное действие огня и предохраню значительную часть стен горна и заплечиков от разгара». Печь, построенная Гиббонсом на основании результатов его опытов, отличалась более широким горном и показала хорошую произ- водительность. Однако еще долгое время продолжали строить невысокие печи с узким горном и широким распаром. В 1872 г. была опубликована работа известного французского метал- лурга Л. Грюнера «О доменных печах», в которой были изложены про- грессивные взгляды на соотношение отдельных элементов доменной печи. Грюнер предложил вытянутый профиль печи, при котором отношение ее высоты к диаметру распара не должно быть меньше 4. Ученый доказывал необходимость увеличения поперечника горна и уменьшения диаметра распара. Выводы Грюнера использовались при строительстве доменных печей и привели к изменению их профиля [2, с. 265—272]. Во второй половине XIX в. непрерывно возрастают высота и полезные объемы доменных печей. В Англии их оптимальные объемы достигают 500—600 м3. В США в конце века полная высота доменных печей доходила до 30—32 м, а диаметр горна в наиболее крупных печах составлял 3,5— 4,5 м. В это время американцы достигли более значительных успехов в разработке рационального профиля доменных печей, опередив европей- ских конструкторов [1, с. 29]. К концу минувшего столетия была создана конструкция доменной пе- чи, принципиально не отличающаяся от современной. Вновь сооружае- мые печи имели облегченную шахту, опиравшуюся на металлические колонны. Для подвода воздуха к фурмам устанавливали кольцевой воздухо- провод. На многих американских печах применяли охлаждение заплечи- ков и верхней части горна. Четко определились два типа конструкции до- менных печей — американский и немецкий. Особенностью первого был ме- таллический кожух, на который опираются все колошниковые устройства. Вес кладки шахты, кожуха и колошника передается на колонны, окружаю- щие горн. Немецкая конструкция не имела сплошного железного кожуха. Кирпичная кладка стягивалась железными бандажами. Колошниковые устройства держались на колоннах, которые служили продолжением ко- лонн шахтной части печи. В последние десятилетия прошлого века коренной реконструкции под- 110
Глава V. Переход на новые способы получения металлов верглись отдельные элементы доменной печи. В 1867 г. немецкий инженер' Ф. Люрман впервые соорудил печь с закрытым горном. Для выпуска шла- ка в горн была вделана специальная фурма, охлаждаемая проточной водой.. Она расположена значительно ниже воздушных фурм, по которым в печь, подается горячее дутье. Фурма Люрмана облегчила операции по выпуску шлака из печи и быстро получила широкое распространение. Переход к сооружению горнов закрытого типа облегчил конструктив- ное решение устройств для их охлаждения. Специальные холодильники, были предложены и для охлаждения заплечиков. Таким образом, интен- сивное охлаждение горна и заплечиков наряду с использованием более высококачественных огнеупоров способствовало повышению долговечно- сти службы этих важнейших элементов доменной печи. Применение горячего дутья все более высокой температуры потребо- вало существенного изменения конструкции фурм. Когда температура вдуваемого в печь воздуха превысила 200° С, появились литые чугунные фурмы, внутри которых находился змеевик с проточной водой. В 1865 г. их начали заменять более совершенными бронзовыми фурмами с водяным охлаждением. Фурменный прибор доменных печей представлял собой до- вольно громоздкую конструкцию. Несмотря на охлаждение, фурмы часто горели и требовали замены. В дальнейшем стали использовать составные фурмы. Наружная часть фурмы, охлаждаемая водой, прочно вделывалась в кладку печи, не достигая зоны горения топлива. В нее вставляли тон- кую и длинную дутьевую фурму, соединенную патрубком с кольцевым воз- духопроводом, окружающим печь и объединяющим все фурмы. Отходящий газ доменных печей использовали в качестве топлива. В со- став колошникового газа входят окись углерода и водород. Его тепло- творная способность достигает 900 ккал/м3 и более. В 1850 г. английский инженер Парри впервые сконструировал газовый: затвор на колошнике печи, объединив его в один агрегат с прибором для засыпки шихты. Аппарат Парри состоял из засыпной воронки и конуса, запирающего ее снизу. Благодаря простоте и надежности это устройство с небольшими конструктивными изменениями используют и до нашего вре- мени. Оно обеспечивает наиболее рациональное распределение шихты в доменной печи при ее загрузке. Колошниковый газ удаляется из печи па специальным газопроводам. Усовершенствование засыпного и газоулав- ливающего аппарата Парри заключалось в применении двойного конуса, что обеспечило полную сохранность колошникового газа при засыпке шихты. Американский инженер Мак-Ки предложил вращать воронку за- сыпного аппарата с помощью специального электромотора. Это обеспечивает равномерное распределение шихты в доменной печи. Значительный рост высоты и производительности доменных печей в XIX в. потребовал серьезной реконструкции устройств для подачи сырых материалов и уборки продуктов плавки. Старые подъемники верти- кального типа требовали присутствия рабочих на колошниковых площад- ках, которые вручную подавали вагонетки с шихтой от подъемника к за- грузочному аппарату. Уже в середине прошлого столетия вертикальные подъемники стали заменять наклонными. Это позволило механизировать^ а потом и автоматизировать процесс загрузки печей. На европейских металлургических заводах па рубеже XIX—XX вв. наиболее широко использовали наклонный бадьевой подъемник. Цилинд- 111
Глава V. Переход на новые способы получения металлов рические бадьи, наполняв- шиеся шихтой на складе сы- рых материалов доменного цеха, электролебедкой пода- вали по наклонному подъем- нику на загрузочную площад- ку и устанавливали под за- сыпной воронкой. Затем дни- ще бадьи автоматически от- крывалось и шихта высыпа- лась в печь. В США подъемники вместо бадьи имели открытую с одной стороны вагонетку — скип. По наклонному мосту ходили одновременно два скипа. Пока один из них наполнялся ших- той в так называемой скипо- вой яме, второй скип автома- тически переворачивался над колошником, шихта поступа- ла в засыпной аппарат. Ски- повой подъемник по сравне- нию с бадьевым отличался простотой устройства, надеж- ностью в работе и более вы- сокой производительностью. Скиповые подъемники стали использовать на металлурги- ческих заводах всех стран. В 60-х годах XIX в. все шире осуществлялся переход к новым способам передела чугуна в сталь. Бессемеров- ские конвертеры перерабаты- вали жидкий чугун. В марте- новских печах также более экономичной была выплавка стали из жидкого чугуна; в этом случае не требовалось топлива для расплавления чугуна, который уже посту- пал в жидком виде, значитель- но сокращалась и продолжи- тельность процесса плавки. На металлургических за- водах появились специальные сосуды для перевозки жидкого чугуна — ковши. Наружную оболочку ковша делали из Металлургический завод (конец Х.1Х в.) 112
Глава V. Переход на новые способы получения металлов толстых железных листов, внутреннюю выкладывали огнеупорным кирпи- чом. Ковши устанавливали на железнодорожные тележки и перевозили по рельсовым путям, связывающим доменный цех со сталелитейным. Чтобы облегчить заполнение ковшей продуктами плавки, доменные печи начали строить на возвышенных фундаментах. Емкость первых ковшей не превышала нескольких тонн. 8 Заказ К» 727 113
Глава V. Переход на новые способы получения металлов В 1895 г. в США был взят патент на разливочную машину, а годом поз- же такие машины уже начали появляться в заводских цехах. Разливочная машина представляла собой движущийся ленточный транспортер с уста- новленными на нем продолговатыми чугунными формами. Лента находи- лась в непрерывном движении. Длина транспортера составляла 15—20 м. К одному ее концу подвозили в ковше жидкий чугун, который выли- вали в огнеупорный желоб, а оттуда — в формы. Заполненные формы по всему пути своего движения охлаждали водой. Чугунная чушка быстро затвердевала и к концу транспортера, когда форма переворачивалась, вы- валивалась из нее. На обратном пути пустые формы поливали известковым раствором, чтобы предотвратить прилипание к ним жидкого чугуна. Для быстрой уборки шлака стали применять шлаковые ковши. Дол- гое время шлак считался отходом доменного производства и поступал в от- валы. Вблизи старых металлургических заводов накопились целые горы шлака. Однако уже в XVII—XVIII вв. доменный шлак стали использо- вать для получения строительных материалов, которые отличаются не только прочностью, но и высокими теплоизоляционными свойствами. В дальнейшем применение шлака расширилось. Доменный шлак исполь- зуют в производстве цемента, строительных блоков, отличного теплоизо- лятора — шлаковой ваты и других материалов. Рост размеров и производительности доменных печей потребовал увели- чения количества вдуваемого в них воздуха. Во второй половине XIX в. появляются все более мощные паровые воздуходувные машины. В 1857 г. на одном из металлургических заводов Рура (Германия) была построена поршневая воздуходувка с паровым двигателем в 3500 л.с., засасываю- щая 1000 м3 воздуха в минуту [2, с. 385]. Диаметр воздушных цилиндров воздуходувок того времени нередко превышал 3,5 м. Паровые машины большой мощности требовали громоздких пароко- тельных агрегатов. Уже в последней четверти минувшего века им на смену приходят более компактные и удобные в эксплуатации двигатели внут- реннего сгорания, в которых механическая работа образуется в резуль- тате химической энергии топлива, сгорающего в цилиндре двигателя. В 1889 г. на бельгийском заводе Серен была пущена воздуходувная маши- на, приводимая в действие газовым мотором мощностью 600 л.с. [1, с. 35]. В качестве топлива использовали колошниковый газ доменной печи. В последующие годы газовые воздуходувки благодаря их экономичности и удобству эксплуатации получили широкое распространение. Однако в первые десятилетия нашего века их заменили более производительными турбовоздуходувками, приводящимися в действие паровыми турбинами или электродвигателями. В конце 90-х годов суточная производительность отдельных доменных печей Великобритании достигает 100 т. Хорошо работающие печи Герма- нии дают в это время 200 т и даже более чугуна в сутки. Лучшие доменные печи США выплавляют в сутки до 600 т металла. Более высокие показатели производительности американских печей объясняются прежде всего фор- сированным ведением доменного процесса — значительным увеличением количества вдуваемого в печь воздуха при более высокой его температуре. Этому же во многом способствовала более рациональная конструкция их профиля, в частности увеличение диаметра горна. И конечно, высокая производительность доменных печей США объяснялась также высоким 114
Глава V. Переход на новые способы получения металлов качеством исходных материалов — прочностью кокса и низким содержа- нием в нем золы и серы, богатством руды, содержащей 55—60% железа, и т. д. Английские заводы работали, как правило, на более бедных рудах, с 32—34% железа. Наряду с ростом производительности доменных печей металлурги США постоянно снижали удельный расход топлива. Если в 1876 г. на луч- ших печах расход кокса составлял 1,25—1,35 т на тонну чугуна, то в 1896 г. доменные печи наиболее передового тогда завода Дюкен сжигали 0,77 т кокса на тонну выплавляемого металла. Мировое производство чугуна, составлявшее в 1870 г. 12 млн. т, возросло к концу века почти в 3,5 раза, достигнув в 1899 г. 41,5 млн. т [1, с. 35—40]. Во второй половине XIX в. быстро развивается металлургическая про- мышленность южных районов России, использовавшая в качестве ис- точников сырья коксующиеся угли Донецкого бассейна и богатые железные руды Кривого Рога и других месторождений. Напомним, что первые попытки промышленного освоения Юга России были предприняты еще на рубеже XVIII—XIX вв. Однако потребовались десятилетия, чтобы металлурги- ческие заводы Ю га России заняли достойное место в металлургической промышленности страны. Доменные печи давали чугун низкого качества, с большим содержанием фосфора, серы (Луганский, Керченский, Бах- мутский заводы) [2, с. 84]. В 70-е годы начался новый этап промышленного освоения южных районов. В 1870 г. русский капиталист Н. П. Пастухов построил метал- лургический завод в Сулине. Его доменные печи работали на донецком антраците. В это же время было организовано так называемое «Новорос- сийское общество», состоявшее в основном из англичан. Возглавил это общество английский предприниматель Джон Юз. Он заключил весьма выгодный договор с царским правительством, по которому «Новороссий- ское общество» в течение десяти лет получало по 50 коп. премии за каж- дый пуд изготовленных рельсов. В центре богатейшего угольного района Донбасса был построен Юзов- ский металлургический завод. Его оборудование было доставлено из Анг- лии. Оттуда же прибыли опытные рабочие и мастера. Лишь чернорабочие были привезены из северных районов страны и набраны из местного на- селения. В 1871 г. была пущена первая доменная печь Юзовского завода, давшая за год 540 т чугуна. В конце века на заводе работало уже 6 домен- ных печей, а их годовая производительность превысила в 1895 г. 170 тыс. т [2, с. 89]. Развитие металлургии на Юге России долгое время задерживалось из- за отсутствия хорошей железной руды. Настойчивые геологические поис- ки, продолжавшиеся в 70-х годах, дали, наконец, великолепные резуль- таты. В бассейне Днепра, всего в 500 км от угольного Донбасса, в районе Кривого Рога было открыто богатейшее месторождение малофосфористых железных руд, содержащих до 67 % железа. В начале 80-х годов начали промышленную эксплуатацию нового железорудного бассейна. В 1884 г. Кривой Рог был соединен с Донбассом железнодорожной магистралью. Это послужило стимулом для строительства новых металлургических за- водов. Западноевропейские капиталисты буквально ринулись на Украи- ну. Сюда потекли капиталы английских, французских, немецких, бель- гийских фирм, которые получали фантастические доходы вследствие 115 8*
Глава V. Переход на новые способы получения металлов хищнической эксплуатации рудных и каменноугольных богатств и край- ней дешевизны рабочей силы. Добычу руды в Криворожье быстро захватили французские капита- листы. Уже к началу нашего века по добыче железной руды Кривой Рог обогнал Урал, а еще через десятилетие Криворожский бассейн давал две трети всей руды, добываемой в России. В конце 80-х — начале 90-х годов на юге страны возникают крупные металлургические заводы в Каменском (ныне г. Днепродзержинск), Мариуполе, Енакиеве, Макеевке, Краматор- ске и других местах. Центр русской металлургии переместился с Урала в южные районы. В подавляющем большинстве металлургические заводы, железные рудники и угольные шахты оказались в руках иностранных ка- питалистов. В. И. Ленин писал об этом периоде: «В Южную Россию це- лыми массами переселялись и переселяются иностранные капиталы, ин- женеры и рабочие, а в современную эпоху горячки (1898) туда перевозят- ся из Америки целые заводы. Международный капитал не затруднился переселиться внутрь таможенной стены и устроиться на „чужой“ почве: ,,ubi bene, ibi patria“ Ъ>. (Где хорошо, там л отечество.) Благодаря интенсивному развитию металлургической промышленно- сти на юге выплавка чугуна в России быстро возрастает. В 1890 г. его было произведено 927 тыс. т., а в 1900 г.— уже 2,9 млн. т. При этом удельный вес южной металлургии по производству чугуна повысился с 24% в 1890 г. до 52% в 1900 г. и почти до 70% в 1913 г. В первые десятилетия XX в. в технике доменного производства не произошло каких-либо принципиальных изменений. Усилия ученых и ин- женеров были направлены на улучшение отдельных элементов конструк- ции печи и технологии выплавки чугуна. Увеличивались объемы домен- ных печей, продолжалось совершенствование их профиля. В 1914 г. на заводе фирмы «Иллинойс» (США) была пущена в эксплуатацию печь, диа- метр горна которой превышал диаметр колошника (5,4 и 5,2 м соответ- ственно). Полезный объем этой печи равнялся 682 м3. В последующие годы строятся доменные печи еще больших размеров. 2. РАЗВИТИЕ КОНВЕРТЕРНЫХ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ Крымская война 1853—1856 гг., навязанная России Англией и ее союз- никами, потребовала значительного расширения производства доброка- чественного металла. Он был нужен для изготовления пушек и снарядов, для строительства военных кораблей. Работая над получением литой ста- ли для артиллерийских стволов, английский инженер Г. Бессемер, пы- таясь ускорить процесс плавки в тигле или пудлинговой печи, решил продувать расплавленный чугун сжатым воздухом, который подводили с помощью огнеупорной глиняной трубки, опущенной в жидкий металл. Уже первые результаты опыта превзошли все ожидания. Расплавленный в тигле металл не только не остывал, но еще больше нагревался даже без подвода тепла извне. Химики быстро объяснили существо нового процесса. Кислород вдуваемого воздуха вступает в активные химические реакции, 1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 3, с. 488—489. не
Глава V. Переход на новые способы получения металлов Бессемеровский, конвертер (начало XX в.) связанные с окислением кремния, марганца, углерода и самого железа, входящих в состав чугуна. Все эти реакции идут с выделением тепла и по- этому повышают температуру расплавленного металла, одновременно ра- финируя его, т. е. очищая от избытка углерода, кремния и марганца. Точ- ные измерения, проведенные уже в наше время, показывают, что в процессе бессемеровского передела температура жидкого металла возрастет с 1150— 1300 до 1580—1620 °C. По приблизительным подсчетам, окисление 1% кремния повышает температуру металла на 150—170°, 1% марганца — на 40—45°, 1% железа — на 20—25° [3, с. 150]. В 1855 г. Г. Бессемер получил свой первый патент на новый способ получения железа и стали из чугуна. С большой настойчивостью он со- вершенствует свое изобретение. Год спустя Бессемер патентует неподвиж- ный конвертер — вертикальную цилиндрическую печь с закрытым сво- дом и специальным отверстием для выхода газов. Сбоку существовало второе отверстие для залива чугуна, а в нижней части печи находилось третье отверстие, обычно забитое глиняной пробкой. Через него выпус- кали металл в конце процесса. Воздушное дутье под избыточным давле- нием 0,5—1,6 ат подавалось в конвертер через огнеупорные фурмы. Воз- дух начинали вдувать раньше, чем заливали жидкий чугун, а закан- чивали дутье уже после удаления из конвертера готового продукта 14, с. 132]. 117
Глава V. Переход на новые способы получения металлов Однако работа с неподвижным конвертером имела большие неудобства. Много трудностей вызывали заливка его чугуном и выпуск готовой стали. Тогда эти процессы вели при включенных насосах для дутья. В 1860 г. изобретатель совершенствует свою конструкцию. Его новый конвертер представляет собой открытую сверху грушеобразную реторту, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси. Железный клепаный кожух реторты выложен внутри слоем огнеупорного кирпича. Отверстия для вду- вания воздуха находятся в днище конвертера. При заливке агрегата чугу- ном и выпуске готового металла реторта находилась в горизонтальном положении, при продувке — в вертикальном. В принципе устройство бессемеровского конвертера сохранилось до нашего времени. Бессемеровский процесс отличается высокой производительностью. Уже в самые первые годы своего существования он позволял за считанные минуты превратить 10—15 т чугуна в ковкое железо или сталь. Раньше для этого требовалась работа пудлинговой печи в течение нескольких дней, а кричного горна — в течение нескольких месяцев [5, с. 158]. Но изо- бретение Бессемера имело и существенные недостатки. Новый способ не позволял перерабатывать малокремнистые чугуны. Ведь в основном крем- ний при сгорании обеспечивал нужную для процесса высокую температуру металла. Кроме того, в бессемеровских конвертерах не удавалось освобож- дать металл от крайне вредных примесей серы и фосфора, целиком пере- ходящих в конечный продукт — литую сталь. Для совершенствования конвертерного процесса понадобились усилия ученых-металлургов мно- гих стран мира, и прежде всего наших соотечественников. Русские сорта чугуна, выплавлявшиеся на добротном древесном угле, как правило, содержали небольшое количество кремния и считались не- пригодными для бессемеровской переработки. В 1872 г. металлург Д. К. Чернов, работавший на Обуховском заводе в Петербурге, после большого числа проведенных им опытных плавок предложил предвари- тельно подогревать жидкий чугун в вагранке перед заливкой его в кон- вертер. Этим расплавленному металлу сообщался дополнительный запас тепла, который при переработке высококремнистых чугунов образо- вывался в результате выгорания кремния. Почти одновременно на другом русском заводе в Нижней Салде (Урал) К. П. Поленов перегревал мало- кремнистый чугун в отражательной печи. Так родился процесс русского бессемерования, получивший широкое распространение на отечественных и зарубежных заводах. Другой крупный недостаток бессемеровского процесса удалось устра- нить английскому металлургу С. Томасу. Долгое время для бессемерования использовали только малофосфористые чугуны, получаемые из руд, со- держащих не более 0,03% фосфора. Бессемеровский конвертер футеруют (выкладывают внутри) огнеупорным динасовым кирпичом. Шлаки, обра- зующиеся в процессе бессемерования, должны иметь кислый характер, чтобы не разрушать огнеупорную кладку конвертера. Однако для уда- ления фосфора и серы нужна футеровка из основного материала. В 1878 г. С. Томас предложил использовать в качестве огнеупоров доломитовый кирпич и, кроме того, вводить в конвертер до 10—15% извести, чтобы об- разовать основные шлаки, способные удержать фосфор в прочных хими- ческих соединениях Р2О5 с СаО. В отличие от бессемеровского процесса томасирование завершается периодом передувки, когда уже закончено 118
Глава V. Переход на новые способы получения металлов окисление углерода и наступает интенсивное выгорание фосфора и серы, В результате томасовского процесса количество фосфора в ме- талле может быть снижено с 1—2% в чугуне до сотых долей процента в стали. Наибольшее распространение томасовский процесс получил на заводах Германии и Франции, где широко использовали железные руды Лотарингского бассейна, со- держащие высокий процент фос- фора. Уже в 1883 г. в Германии работало более 40 томасовских кон- вертеров. В России томасовское производство было введено в 80-х годах на Таганрогском, Керчен- ском и Мариупольском заводах [6, Сидни.Джилкрист Томас (1850-1885 гг.) с. 143). Производство стали в томасов- ском конвертере позволяет не толь- ко обеспечить дефосфорацию метал- ла, но и в значительных пределах уменьшить содержание в нем серы. Шлаки же, образующиеся при то- масовСком процессе, содержат боль- шое количество фосфора и являются ценным удобрением для сельскохо- зяйственных культур. По сравнению с разработанным несколько позже мартеновским спо- собом производства стали конвертерный процесс отличался значительно более высокой производительностью. Однако он имел и существенные не- достатки. При конвертерном процессе нельзя было в значительных коли- чествах перерабатывать твердый скрап, т. е. вторичный металл,— сырье в виде отходов производства и стального лома, которое во все большем количестве накапливалось в хозяйстве развитых стран. Кроме того, ин- тенсивная продувка жидкого металла в конвертере сжатым воздухом вы- зывала повышенную концентрацию азота в металле. К концу процесса бессемерования в стали обычно содержалось 0,012—0,015% азота. Это значительно превышало содержание азота в мартеновской стали. То же самое можно сказать и о концентрации кислорода. Конвертерная сталь содержала его большее количество, чем мартеновская. Увеличенное со- держание в металле азота, кислорода, так же как фосфора и серы, ухуд- шало его пластические свойства, повышало хрупкость металла в процессе его последующей обработки давлением и при эксплуатации изделий из такого металла [3, с. 153, 154]. В результате этого уже в последнее деся- тилетие XIX в. более интенсивно развивался мартеновский способ про- изводства стали, а в дальнейшем также электрометаллургические процес- сы. Конвертерный способ выплавки стали надолго уступил им первен- ство. 119
Глава V. Переход на новые способы получения металлов Однако еще в XIX в. ученые предвидели потенциальные возможности конвертерных процессов. В 1876 г. русский металлург Д. К. Чернов под- держал идею шведского ученого Р. Оккермана об использовании кисло- рода в конвертерных процессах производства стали. «Нельзя не признать достойным внимания предложение Оккермана прибегнуть к прибавлению кислорода к вдуваемому в реторту воздуху,— писал Д. К. Чернов.— Это должно значительно возвысить температуру металла, а с другой стороны — сократить время процесса и уменьшить расход на движущую силу, так как воздуходувная машина может быть тогда уменьшена пропорциональ- но количеству примешиваемого кислорода» [7, с. 142]. В те далекие годы еще не существовало высокопроизводительных уста- новок для получения дешевого кислорода в больших количествах, и пред- ложение Оккермана — Чернова долгое время оставалось нереализован- ным. Лишь в 30-е годы нынешнего столетия, когда были созданы механи- ческие установки для получения кислорода из атмосферного воздуха, начались успешные опыты по применению кислорода в конвертерном произ- водстве стали, а также в других процессах черной и цветной металлургии. 3. ВЫПЛАВКА СТАЛИ В МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧАХ Развитие конвертерных способов получения стали в 60-е годы XIX в. удовлетворяло растущие потребности машиностроения в количестве вып- лавляемого металла. Однако производство машин и особенно инструмен- тов требовало металла все более высокого качества, а этого конвертерные процессы в то время обеспечить не могли. И тогда снова вспомнили о пламенных печах. Еще в 1722 г. француз- ский ученый Р. Реомюр получал литую сталь в ванне плавильной печи, используя для этого чугун и стальные отходы. Но этот способ не давал возможности изготовить малоуглеродистую сталь: температура в пла- вильной печи была недостаточно высокой. В 1864 г. соотечественник Реомюра Пьер Мартен построил первую ре- генеративную отражательную печь для переработки чугуна и стального лома. Для повышения температуры вдуваемых в печь горючего газа и воздуха Мартен использовал огнеупорные регенераторы, разработанные и запатентованные немецкими инженерами В. и Ф. Сименсами в 1856 г. для стекольного производства. Регенераторы нагревались отходящими газами самой печи и позволяли поднять температуру дутья почти до 1000° С. Первая сталеплавильная печь, построенная Мартеном, имела неболь- шие размеры. Она вмещала всего 1,5 т металла, площадь пода составляла около 3 м2. Внутренняя часть печи была выложена кислым огнеупорным материалом, а ее под наварен кварцевым песком. В печь загружали 700 кг чугуна, а когда чугун расплавлялся, вводили добавки в виде подогретого стального скрапа или пудлинговых криц. Весь процесс передела совер- шался в течение 14 ч. Расход угля на 1 т стали составлял около 1,5 т. Уже первая сталь, полученная в мартеновской печи, отличалась хоро- шим качеством и была удостоена премии Всемирной парижской выставки 1867 г. В конце 1866 г. сталеплавильная печь нового типа была пущена В. Сименсом в Бирмингеме (Англия), а в 1869 г. — в США. Производи- ло
Глава V. Переход на новые способы получения металлов Мартеновская печь Сормовского завода (Россия, 1870 г.) тельность американской печи составляла 5 т. В России опытные плавки стали по способу Мартена начались в конце 60-х годов на Ивано-Сергиев- ском и Златоустовском заводах. В 1870 т. вступила в действие мартеновская печь Сормовского завода емкостью в 2,5 т. Она была построена инженерами А. А. Износковым и Н. Н. Кузнецовым. Вслед за этим производство мар- теновской стали было организовано на Воткинском, Путиловском, Обу- ховском, Пермском и других заводах [8, с. 161, 162]. К концу 70-х годов емкость мартеновских печей доходила до 10— 15 т. Плавку вели на кислом поду; шихта состояла из 30% серого чугуна и примерно 70% железного и стального лома. Такой мартеновский процесс получил название скрап-процесса. Главный недостаток мартеновских пе- чей, выложенных кислыми огнеупорными материалами, так же как и бес- семеровских конвертеров, состоял в невозможности удалять из выплавля- емого металла вредные примеси серы и фосфора. В 1879—1880 гг. на фран- цузских заводах Крёзо и Тернуар были пущены мартеновские печи с основным подом. Год спустя такую печь начали эксплуатировать на Александровском заводе в Петербурге. Расширяющееся производство стали в мартеновских печах скрап-про- цессом сравнительно быстро истощило запасы стального лома. Ученые 121
Глава V. Переход на новые способы получения металлов и инженеры конца 70-х годов усиленно работали над повышением количе- ства чугуна в шихте металлургических печей. В 1878 г. на Цижне-Тагиль- ском заводе в сталеплавильной печи впервые был использован жидкий чу- гун. Однако кислая футеровка пода печей при этом быстро разъедалась, мартеновские печи обычно выдерживали не более 50 плавок. Использование для футеровки мартеновских печей магнезитовых, хромомагнезитовых и других основных огнеупорных материалов позво- лило многократно расширить сортамент чугунов, перерабатываемых в сталь, и значительно повысить стойкость пода печей. В основных печах, как и в томасовских конвертерах, стала возможной переработка чугунов, содержащих серу и фосфор. В 1894 г. русские инженеры братья А. и Ю. Горяйновы на металлургическом заводе в Екатеринославе (ныне Днеп- ропетровск) предложили вести плавку в основной мартеновской печи, ис- пользуя в качестве шихты жидкий чугун, а также нагретую железную руду, известняк и стальной скрап. Так было положено начало скрап- рудному процессу, получившему наибольшее распространение в марте- новском производстве. Скрап-рудный процесс характеризуется высокой долей чугуна — от 45 до 80% массы металлической части шихты. Для окисления примесей чугуна используют богатую железную руду в ко- личестве 12—30% от веса металлической части исходных материалов. Спо- соб Горяйновых широко применяли на русских и зарубежных металлур- гических заводах [9, с. 102—108]. В конце минувшего века производи- тельность отдельных мартеновских печей достигала уже 70 т. Высокое качество мартеновской стали и возможность получать ее сразу в больших количествах быстро сделали мартеновский процесс основой сталеплавиль- ного производства. В конце XIX в. более 80% всей стали выплавляли в мартеновских печах. В первые десятилетия XX в. мартеновский процесс оставался важ- нейшим способом производства стали. Возрастали размеры мартенов- ских печей, в начале 20-х годов их емкость достигала 200—250 т. В 1905 г. инженер Рижского политехнического института К. К. Дихман осуществил на Донецко-Юрьевском заводе так называемый рудный процесс, при ко- тором основная часть шихты состояла из твердой железной руды, а ее «ме- таллическая» часть — из жидкого чугуна. Однако широкого распростра- нения в сталеплавильном производстве рудный процесс не получил. Почти всю мартеновскую сталь выплавляли основными процессами — скрап- рудным и скрап-процессом. Во второй половине прошлого столетия производство литой стали в мар- теновских печах и конвертерах обеспечило быстрый прогресс сталелитей- ной промышленности, мощность которой продолжала непрерывно возра- стать и в XX в. В 1870 г. на металлургических заводах всех стран было выплавлено 7,65 млн. т стали. Спустя двадцать лет эта цифра почти утроилась: в 1890 г. мировое производство стали составило 20,95 млн. т. Еще большим был рост производства стали в XX в.: в 1905 г. было выплавлено 35,05 млн. т, в 1915 г. 80,65 млн. т, в 1929 г. 121,9 млн. т этого металла НО, с. 7]. 122
Глава V. Переход на новые способы получения металлов 4. ТЕХНИКА ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА Важным процессом металлургического производства является прокатка металлов, т. е. способ их обработки путем обжатия между вращающимися валками прокатных станов. В процессе прокатки металл подвергается значительной пластической деформации. При этом его первичная литая структура разрушается, вместо нее образуется новая, плотная и мелко- зернистая структура, обеспечивающая металлу более высокие механиче- ские свойства. Прокатку металлов широко используют для получения так называемого сортового материала разного сечения — балок, рельсов, углового материала, труб, толстых и тонких металлических листов и т. д. Во второй половине XIX в. произошла дифференциация прокатных станов на обжимные, листовые и сортовые. Интенсивное строительство железных дорог в крупнейших странах Европы и Америки стимулировало развитие производства продукции железнодорожного транспорта. На металлургических заводах получают широкое распространение специальные прокатные станы для производ- ства рельсов и бандажной полосы, идущей для изготовления вагонных колес. В конце 50-х годов появились станы для прокатки балок крупного сечения. Дальнейшее развитие и специализация прокатных станов этого типа привели к созданию мощных прокатных агрегатов — блюмингов и слябингов, которые впервые появились в США в последней четверти XIX в. Первые из них предназначены для обжатия стальных слитков в крупные заготовки квадратного сечения — блюмы, идущие затем для производства рельсов, балок и сортового проката. На слябингах слитки обжимают в крупные плоские заготовки, служащие полуфабрикатом для изготовления листового материала. В 1871 г. А. Холлей (США) использовал для обжатия крупных слитков трехвалковые прокатные станы-трио. В последующие годы Д. Фритц соз- дал трио-блюминг. В 1880 г. английский инженер Д. Рамсбот предложил для прокатки слитков дуо-реверсивный (двухвалковый) стан с перемен- ным направлением вращения валков. Большое распространение такие агре- гаты получили на рубеже XIX—XX вв., когда прокатные станы стали приводиться в действие реверсивными электрическими двигателями. В дальнейшем продолжалась дифференциация и специализация про- катных станов. Расширялась номенклатура изделий из металла. В 1885 г. немецкие инженеры братья М. и Р. Маннесманы изобрели способ винтовой прокатки бесшовных стальных труб на прокатных станах с косо распо- ложенными валками. Используя свои патенты, Маннесманы организова- ли в 1890 г. крупнейший трубопрокатный концерн. В 1886 г. В. Эденборн и Ч. Морган (США) впервые применили быстроходную проволочную мо- талку, которую впоследствии широко использовали для свертывания в рулоны и бунты листового и сортового проката, что обеспечивало по- точность производства и высокую производительность прокатных станов. Конструкторы всегда уделяли большое внимание прокатке листового материала. В 1892 г. в г. Теплице (ныне ЧССР) был пущен стан полуне- прерывного проката стальных листов, в значительной степени упростивший это сложное производство. Однако непрерывная прокатка листового ма- териала была впервые освоена лишь в 1923 г. на одном из американских 123
Глава V. Переход на новые способы получения металлов заводов. В 80-х годах прошлого века были построены первые станы для; холодной прокатки листа. Усиленное строительство в середине XIX в. крупных военных кораб- лей потребовало производства стальной брони высокого качества. Ста- рый способ изготовления брони проковкой и сваркой отдельных стальных листов под ударами тяжелого молота был дорогим и малопроизводитель- ным. В 1859 г. русский металлург и конструктор В. С. Пятов, рабо- тавший на Холуницком заводе Вятской губернии, построил первый в мире бронепрокатный стан. Нагретые до высокой температуры пакеты сталь- ных листов прокатывали между валками стана, одновременно они свари- вались между собою. На прокатном стане Пятова броневой лист изготов- ляли значительно быстрее, чем под молотом, стоил он дешевле и отли- чался более высоким качеством [11, с. 9]. В XIX в. прокатные станы приводились в действие паровыми маши- нами, гидравлическими колесами и двигателями внутреннего сгорания. В 1897 г. в Германиидля прокатного стана был впервые использован элек- трический мотор, который ввиду своей универсальности быстро вытеснил в прокатном производстве все другие виды двигателей [12, с. 8]. 5. ТЕХНИКА ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ По мере развития промышленности возрастал спрос и расширялась потребность на продукцию волочильных заводов. Прогресс машиностроения, строительной техники, транспорта, уголь- ной и металлургической промышленности поставил перед волочильным производством задачу освоения новой продукции и расширения выпуска традиционных видов изделий. Быстрыми темпами возрастало производ- ство проволоки, тянутых труб, профильного металла. На прогресс волочильного производства особое влияние оказало раз- витие проволочной телеграфной связи. О масштабах и темпах роста про- изводства телеграфной проволоки свидетельствуют следующие данные: в 1866 г. протяженность всех телеграфных линий мира составляла 284 тыс. км, а в конце XIX в. она возросла до 1 млн. 830 тыс. км. Огромные количества проволоки шли для изготовления различных ви- дов проволочной продукции: арматуры для железобетона, проволочных тросов, пружин, колючей проволоки, электрических проводов и кабелей, оградительных сеток для птичников, сит для мукомольной промышлен- ности и многого другого. Прогрессу волочильного производства способствовала электрифика- ция промышленности. В начальный период развития электротехники про- водниковую проволоку изготовляли главным образом на металлурги- ческих заводах и золотоканительных фабриках. Использование провод- никовых материалов росло очень быстро: если, например, в 1906 г. амери- канская электропромышленность потребляла 49,6% меди (340 тыс. т), то в 1913 г. доля потребления меди возросла до 52,1% от общего ее исполь- зования промышленностью этой страны. В 1902 г. в США сеть проводов электрического освещения составляла 200 тыс. км, но уже в 1907 г. она увеличилась до 320 тыс. км. Много меди шло на производство троллейных контактных проводов, изготовление электромоторов. Достаточно напом- 124
Глава V. Переход на новые способы получения металлов нить, что средний вес одной мили троллейной проволоки составлял около 1500 кг, а каждый трамвайный электромотор требовал для своего изго- товления 363 кг меди [13, с. 5]. В рассматриваемый период в металлургических и металлообрабатываю- щих производствах использовали разнообразные типы волочильного оборудования, которые по назначению можно разделить на две большие группы: машины проволочно-волочильные и машины для производства труб, полос, шин и профильного металла. Последняя четверть XIX в, и первые два десятилетия текущего столе- тия характеризовались значительным прогрессом техники и технологии волочильного производства. Особенно крупные успехи были достигнуты в технике проволочного производства. Наряду с использованием ранее известных традиционных типов волочильных машин однократного дей- ствия (проволока тянется через одно волочильное очко, наматываясь на приемный барабан), отличающихся небольшой скоростью и низкой про- изводительностью, были созданы и получили распространение волочиль- ные машины многократного действия с высокими скоростными характе- ристиками и большой производительностью. Создание машин многократ- ного действия означало крупный скачок в технологии волочения металлов. В машинах многократного действия проволока протягивается одно- временно через 10—25 волочильных отверстий с помощью такого же числа тяговых роликов (валиков), вращение которых увеличивается по опре- деленному закону. Первым агрегатом многократного действия была машина со скольже- нием тяговых роликов, созданная в 1871 г. в Англии. Скорость протяжки проволоки такой машины достигала 5 м/с. Дальнейшее совершенствование машин многократного действия со скольжением позволило значительно увеличить их скоростные параметры. В начале XX в. с их помощью во- лочили проволоку из меди и ее сплавовсо скоростью 10—12 м/с, в то время как скорость применявшихся машин однократного действия не превы- шала 1,5 м/с. Производительность возросла почти в 10 раз [14, с. 144]. Машины со скольжением хорошо зарекомендовали себя при волоче- нии сравнительно мягких (пластичных) цветных металлов. Но они были мало пригодны для волочения жестких металлов и сплавов (железа и ста- ли) из-за быстрой изнашиваемости тяговых роликов. Это препятствие было устранено в 1915 г. созданием многократной машины без скольжения с аккумулированием проволоки на каждом из промежуточных барабанов. Такие машины зарекомендовали себя как пер- спективное оборудование для волочения углеродистой и высокоуглероди- стой стальной проволоки. В 1924 г. был создан новый тип машины для волочения жестких ме- таллов и сплавов, в основу которых был положен принцип противонатя- жения. Используя этот принцип, удалось сконструировать своего рода универсальную многократную машину, в которой отсутствуют недостатки, присущие машинам со скольжением и с противонатяжением проволоки. Здесь скольжение проволоки о тяговые ролики устраняется автоматиче- ской регулировкой их скоростей. Проволока в процессе обработки на всех участках находится под постоянным растягивающим напряжением и механически соединена с электрической схемой привода. Отсутствие 125
Глава V. Переход на новые способы получения металлов Волочильная машина многократного действия со скольжением проволоки (конецХIX в.) I Устройство волочильной машины многократного действия без скольжения проволоки конструкции Р.Д. Коннора (Англия, 1915 г.) 126
Глава V. Переход на новые способы получения металлов скольжения по тяговым роликам и снижение трения в очаге деформации (в волоке) позволили применить эти машины для обработки и цветных, и черных металлов на высоких скоростях (более 20 м/с). Развитие этих ма- шин в промышленных масштабах началось уже в последующие годы, выхо- дящие за рамки рассматриваемого периода. Роль волочильных машин для производства труб, полос и прутков, т. е. изделий с прямолинейным движением металла в процессе обработки, на рубеже XIX — начала XX в. непрерывно возрастала. Быстро расширя- лось применение созданных ранее цепных волочильных станов и волочиль- ных гидравлических прессов. В конструктивном отношении эти машины не претерпели принципиальных изменений. Наиболее существенным нововведением, значительно улучшившим работу цепного стана, было изобретение автоматического возврата те- лежки для помощи нагруженного каната. Это изобретение, предложен- ное в 1899 г., легло в основу конструирования станов современного типа. Гидравлические волочильные прессы использовали главным образом для производства особо крупных изделий. Насосы высокого давления позволили создать очень мощные волочильные агрегаты, не потерявшие практического значения до сих пор. Развитие техники волочения было неразрывно связано с усовершен- ствованиями волочильного инструмента. В проволочном производстве стали широко применять вместо стальных волочильных досок волоки из алмаза, сапфиров и рубинов. Их использовали для протяжки проволо- ки тонких и очень тонких размеров (диаметром до 0,008 мм). Наиболее эффективными были алмазные волоки. Благодаря очень высокой твердости и износостойкости канал алмазной волоки практически не разрабаты- вается. Получаемая при этом проволока сохраняет на протяжении десят- ков и даже сотен километров одинаковый диаметр и профиль поперечного сечения. Качество такой проволоки имеет особо важное значение в элек- тротехнике и некоторых других областях. Производство алмазных волок в последней трети XIX в. было монополизировано несколькими западно- европейскими (преимущественно французскими и итальянскими) фир- мами, поставлявшими их во многие страны мира. В 1899 г. производство' алмазного волочильного инструмента с полным циклом создается в Рос- сии товариществом Московских соединенных золотоканительных фабрик «Владимир Алексеев» и «П. Вишняков и А. Шамшин». Инициатором и од- ним из организаторов первого в России цеха алмазных волок был пред- седатель правления и один из директоров этой фирмы К. С. Станислав- ский (Алексеев), обессмертивший свое имя как выдающийся актер и ре- форматор сценического искусства. Во втором десятилетии XX в. в воло- чении начали использовать высокоэффективные специальные твердые сплавы. Вначале для этой цели служили стеллиты и литые карбиды. Стел- литы — кобальтохромовольфрамовые сплавы, хорошо сохраняющие проч- ность при высоких температурах, применяли для изготовления волочиль- ного инструмента до появления более твердых и стойких в эксплуатации литых карбидов. Литые карбиды были разработаны перед первой мировой войной Ломаном (Германия). Наиболее твердым из них оказался карбид вольфрама, на основе которого позже был получен сплав, названный воло- митом. По стойкости воломитовые фильеры (волоки) превосходили сталь- ные на 60—70%, но уступали алмазным. Несмотря на ряд положительных 127
Глава V. Переход на новые способы получения металлов качеств, волоки из литых карбидов обладали и существенными недостат- ками: пористостью и небольшой механической прочностью. В связи с этим в 20-х годах текущего столетия были разработаны более эффективные твердые сплавы, полученные методом порошковой металлургии. Этот ма- териал стал впоследствии основным в изготовлении твердосплавного во- лочильного инструмента. 6. ПРОГРЕСС В ОБЛАСТИ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ Во второй половине XIX в. область применения цветных металлов значительно расширилась. Машиностроение, зарождавшаяся электро- техническая промышленность, техника связи, приборостроение требо- вали все большего количества меди, цинка, олова, свинца, благородных ме- таллов. В описываемый период значительно расширилось производство тя- желых цветных металлов — меди, цинка, свинца, а также нового метал- ла — никеля. Так, например, выплавка меди во всем мире достигла в 1881—1890 гг. (в среднем за год) 237,3 тыс. т. Однако уже в 1903 г. было до- быто 630,6 тыс, т меди, а в 1913 г. мировое производство этого ценного цвет- ного металла составило 1002,3 тыс. т [13, с. 37, 38]. В России в 1890 г. было выплавлено 5,7 тыс. т меди, в 1900 г.— 9,2 тыс. т, в 1913 г.— 33,5 тыс. т [8, с. 9]. Сырьем для получения тяжелых цветных металлов вначале служили главным образом монометаллические окисленные, карбидные и силикат- ные природные руды. До конца XIX в. по существу единственным спосо- бом получения цветных и черных металлов была пирометаллургия — совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах. Тяжелые цветные металлы плавили в шахтных и пламен- ных печах, конструкции которых непрерывно совершенствовались. Истощение запасов богатых окисленных руд выдвинуло во второй по- ловине XIX в. проблему использования более распространенных суль- фидных руд, содержащих серу. Для перевода сернистых минералов в окислы металлов был использован процесс окислительного обжига, скон- струированы специальные печи. В 1878 г. внедрена в практику пиритная плавка медноколчеданных руд в шахтных печах. В одном агрегате сочета- лись процессы окисления сульфидов и ошлаковывания пустой породы с од- новременным получением медного концентрата в промежуточном продук- те — штейне [15, с. 8]. В начале 80-х годов в производство меди была внедрена продувка жидкого штейна в конвертере. При этом медь восстанавливалась до ме- талла. Большим достижением техники цветной металлургии второй поло- вины прошлого века стало изобретение шахтных печей ватержакетного типа, стенки которых выкладывали из пустотелых железных блоков, ох- лаждаемых проточной водой. В начале 70-х годов в шахтных печах древес- ный уголь повсеместно стали заменять каменноугольным коксом. С течением времени начал ощущаться недостаток и в монометалличе- ских сульфидных рудах. Главным видом минерального сырья для полу- чения цветных металлов стали полиметаллические сульфидные руды. Спе- циалисты конца прошлого столетия проделали большую работу по соз- 128
Глава V. Переход на новые способы получения металлов данию комплексных химико-металлургических схем переработки поли- металлических руд. Эта проблема была полностью решена в результате разработки и практического использования флотационных методов обога- щения. Флотация основана на различии физико-химических свойств по- верхности мелких частиц руды, содержащих металл, и пустой породы. Тонкоизмельченную руду взмучивают в резервуаре с водой, через кото- рую пропускают пузырьки воздуха. Хорошо смачиваемые водой частицы пустой породы опускаются вниз, образуя так называемые хвосты. Плохо смачиваемые (гидрофобные) частицы руды, содержащие металл, увле- каются пузырьками воздуха на поверхность воды, образуя богатую ру- дой пену. Гидрофобность частиц руды усиливают, вводя в пульпу специ- альные реагенты в виде селективных концентратов. Это обеспечивает воз- можность преимущественного выделения из полиметаллических руд одного из металлов. Флотация позволила отделить от руды основную массу пустой породы, значительно повысить содержание металла в исходном продукте, увели- чить производительность плавильных агрегатов — конвертера в медном, ватержакета в свинцовом и реторт в цинковом производстве, удешевить тем самым производство цветных металлов. Широкое использование флотации значительно расширило сырьевую базу цветной металлургии, однако потребовало ряда коренных изменений в технике и технологии производства цветных металлов. Переход на новый вид сырья в виде тонкоизмельченных концентратов вызвал в медном и никелевом производстве необходимость плавки флотационных концен- тратов в отражательных печах с получением жидкого штейна. В пиро- металлургии свинца и цинка потребовалось предварительное окусковы- вание исходных материалов в специальных агломерационных машинах, совмещающих процессы окисления и спекания. Применение тонкоизмельчен- ных концентратов резко увеличило потери вследствие распыления. Это пот- ребовало создания и совершенствования специальных пылеуловительных установок в виде фильтров, циклонов и других устройств [15, с. 9]. В рассматриваемый период для извлечения цветных металлов из руд начали применять также методы гидрометаллургии, при которых содер- жащиеся в руде металлы растворяются специальными химическими реа- гентами, а затем извлекаются из растворов. Усиленно распространился цианистый процесс, предложенный еще в 1843 г. русским ученым П. Р. Багратионом. Промышленное применение цианистого процесса осва- ивалось длительное время. Первый завод для промышленной добычи золота этим методом был построен только в 1890 г. К концу столетия значительно расширился ассортимент цветных ме- таллов в промышленности и других областях деятельности человека. Широкое развитие получило производство никеля, нашедшего примене- ние в производстве специальных сталей, а также изделий, отличающихся высокими механическими, антикоррозионными, магнитными, термоэлек- трическими и другими свойствами. В XIX в. получил путевку в жизнь один из важнейших металлов современности — алюминий. Первый промышленный способ производства алюминия был предло- жен французским химиком А. Сент-Клер Девилем в 1854 г. Химическая Сущность процесса состояла в восстановлении двойного хлорида алюминия и натрия (Na3AICl6) металлическим натрием. Год спустя на Всемирной 9 Заказ 727 129
Глава V. Переход на новые способы получения металлов выставке в Париже небольшие слитки алюминия фигурировали уже как продукт промышленного производства [16, с. 25, 26]. Однако химический способ получения алюминия требовал больших затрат. Поэтому за 35 лет (с 1855 по 1890 г.) было получено всего 200 т этого металла. В 1886 г. П. Эру во Франции и Ч. Холл в США независимо друг от друга взяли почти одинаковые патенты на получение алюминия электро- лизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите. Этим была положено начало современному электролитическому способу производ- ства алюминия и созданию алюминиевой промышленности. Электролитический процесс быстро вытеснил химический способ получе- ния алюминия. Стоимость металла резко снизилась. Если при старом методе 1 кг алюминия стоил 45 золотых рублей, то уже в 90-х годах прошлого века стоимость металла, полученного электролитическим способом, со- ставляла всего 0,8—1,3 золотых рублей за 1 кг. Мировое производства алюминия быстро возрастало. В 1890 г. было получено всего 92 т этого металла, однако уже в 1900 г. производство алюминия достигло 11, в 1913 г,— 78, а в 1920 г.— 150 тыс. т. Алюминиевая промышленность вы- росла в одну из крупнейших отраслей современного производства [17, с. 368, 369]. 7. СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИИ На рубеже XIX—XX вв. в металлургии для получения наиболее ка- чественных сортов стали и цветных металлов все шире начинают исполь- зовать энергию электрического тока. Возможность электроплавки ме- таллов впервые была установлена русским физиком В. В. Петровым. В 1802 г. он создал крупнейшую в то время гальваническую батарею, состоящую из 2100 медно-цинковых элементов. С помощью этого источ- ника тока было открыто явление электрической дуги. Петров первый ука- зал на возможности ее практического применения для освещения, элек- троплавки и электросварки металлов. Русский ученый исследовал также процессы окисления металлов и восстановления их из руд в зоне горения электрической дуги. Патент на первую электротермическую печь был взят еще в 1853 г. французом Пишоном. Конструкция этой печи в какой-то мере является прототипом электродуговых печей (Э. Стассано и др.), которые нашли практическое применение в конце прошлого столетия. Основным элемен- том печи Пишона были две пары горизонтально расположенных электро- дов, между которым возбуждалась электрическая дуга. Смесь руды и угля пропускали через зону горения дуги, температура которой состав- ляла 3000—-3500° С. Восстановленный углеродом металл плавился и со- бирался на поду электрической печи. Однако недостаточное количество электроэнергии, вырабатываемой в то время примитивными магнито- электрическими генераторами, не могло обеспечить нормальный ход ме- таллургического процесса, и печь Пишона не получила практического ис- пользования. Значительным шагом в разработке электротермических устройств стали опыты английского инженера В. Сименса, получившего в 1878— 1879 гг. несколько патентов на свои конструкции электрических печей. 130
Глава V. Переход на новые способы получения металлов Одна из этих конструкций представляла собой огнеупорный тигель, через дно которого проходил подовый электрод из тугоплавкого металла. Второй металлический электрод, охлаждаемый водой, пропускался через крышку тигля. Между этими двумя электродами возбуждалась электрическая дуга. В другой конструкции подовый электрод был сделан из железа и во время работы охлаждался, а верхний электрод формировался из угля. Третья конструкция представляла собой тигель с двумя горизонтальными электродами, установленными один против другого [18, с. 13—15]. В 90-е годы было предложено немало конструкций электрических пе- чей — дуговых и печей сопротивления, в которых тепло выделяется при прохождении электрического тока через проводник, обладающий значи- тельным электрическим сопротивлением, или непосредственно через пе- рерабатываемый материал, являющийся в этом случае также элементом сопротивления. Тем не менее для промышленного производства стали эти печи не нашли в то время широкого применения. Слишком дорогой была выработка электроэнергии. Сталь, которую можно было получать в электропечах, стоила в несколько раз дороже металла, выплавляемого в мартеновских печах или конвертерах. Однако в ряде других отраслей хозяйственной деятельности — при выплавке алюминия или в производ стве карбида кальция — электропечи использовали уже довольно ши- роко. Первые электрические печи для выплавки стали устанавливали, как правило, в районах, где можно было получить наиболее дешевый элек- трический ток, используя для этого гидроэнергию рек, находящихся поблизости. В 1898 г. итальянский инженер Э. Стассано взял патент на получение в электропечи литой ковкой стали с любым содержанием угле- рода. Его печь была установлена в Северной Италии, богатой водными ресурсами. В 1899 г. француз П. Эру запатентовал свою конструкцию сталеплавильной электропечи с электродами, расположенными над ван- ной. Первая печь Эру была построена в Савойе, в предгорьях Альп. Этот город на юго-востоке Франции и поныне является одним из центров французской электрометаллургии. В 1900 г. в Швеции была пущена пер- вая индукционная электропечь конструкции Челлина. Важнейшее пре- имущество индукционной печи по сравнению с другими электроплавиль- ными и нагревательными агрегатами состоит в том, что тепловая энергия возникает в самом нагреваемом материале за счет энергии электрического тока, проходящего по первичной обмотке. В индукционных печах обеспе- чивается наиболее равномерный прогрев металла и исключается вредное воздействие газов, образующихся в обычных печах от сгорания топлива Или угольной дуги. Первая печь Э. Стассано по своей конструкции была похожа на до- менную печь. Она имела шахту, заплечики и загружалась сверху через засыпную воронку. В ее горн вводили два горизонтально установленных угольных электрода. В дальнейших конструкциях Стассано отказался от печи шахтного типа. От старой конструкции фактически остался только горн. Новая печь имела три пары электродов. Заставляя гореть одну, Две или все три электрические дуги, можно было регулировать темпера- туру в плавильном пространстве. Шихтовые материалы для электроплав- ки вводили ниже зоны горения электрической дуги. Несколько лет спустя Э. Стассано построил в Турине вращающуюся электропечь. При этом 131 »•
Глава V. Переход на новые способы получения металлов ось вращения отклонялась от вертикали на некоторый угол, что обеспе- чивало более эффективное перемешивание расплавленных материалов на поду печи. Сталеплавильные агрегаты конструкции Стассано строили за- тем в разных странах, их оптимальная емкость обычно составляла от 0,5 до 3 т [18, с. 62, 63, 70]. Электродуговые печи, созданные Эру, Жиро и рядом других кон- структоров, получили название печей с прямым нагревом. В них электри- ческий ток подводится к вертикально расположенному угольному элек- троду и к металлу, находящемуся на поду печи. Электрическая дуга горит между электродом и ванной. Таким образом, в печах с прямым нагревом тепловая энергия получается из двух источников — от горения дуги и на- гревания ванны вследствие ее сопротивления проходящему электриче- скому току. П. Эру получил патент на одно- и трехфазную электропечи, предназначенные для выплавки стали и производства ферросплавов. В 1912 г. П. Реннерфельдт (Швеция) несколько видоизменил и усо- вершенствовал электропечи Э. Стассано. Его печь, работавшая на трех- фазном токе, имела три электрода. Один из них был расположен верти- кально и проходил через свод печи. Два других вводились через стенки печи с небольшим наклоном от горизонтальной линии. При работе печи зона горения дуг несколько отклонялась вертикальным электродом в нап- равлении ванны, обеспечивая более высокую температуру в поверхност- ных слоях расплавляемых материалов. Печи Реннерфельдта нашли ши- рокое применение для рафинирования стали и чугуна, а также для плав- ки медных сплавов, никеля, серебра и алюминия. В начале XX в. профессор Киевского политехнического института В. П. Ижевский предложил ряд конструкций электропечей лабораторно- го типа для плавки металлов и термообработки. Первая такая печь, построенная в 1901 г., предназначалась для переплавки небольшого коли- чества чугуна с железными обрезками или с присадками руды. Керами- ческие стенки разогревались электрическим током, проходящим по за- ложенным в них электродам. Емкость печи составляла всего 16,5 кг. Печь позволяла получать однородный металл, она была компактной, могла работать на постоянном и переменном токе разного напряжения. В после- дующие годы печи Ижевского (емкостью до 100 кг) работали на ряде за- водов Украины. 1909 г. можно считать началом промышленного производства электро- стали в России. В этом году на дуговой печи П. Эру, пущенной на Обухов- ском заводе в Петербурге, было выплавлено 192 т высококачественной стали. В 1911 г. эта печь дала уже 1122 т металла. В 1913 г. на русских заводах работали 4 электрические печи, выплавлявшие в год 3500 т стали [8, с. 167, 168]. В 1915 г. на Мотовилихинском заводе в Перми была пущена первая сталеплавильная однофазная печь сопротивления с нагревом ванны от расположенных над ней угольных стержней, накалявшихся электрическим током. Эта печь была сконструирована русскими инженерами С. С. Штейн- бергом и А. Ф. Грамолиным. В дальнейшем аналогичное печи емкостью 0,75—1 т были установлены на Златоустовском, Надеждинском и других уральских заводах и успешно выполняли военные заказы во время пер- вой мировой войны [19, с. 125, 126]. Основоположником создания электрометаллургии качественных ста- 132
Глава V. Переход на новые способы получения металлов лей в нашей стране следует считать видного металлурга Н, И. Беляева- В 1916 г. на небольшом литейном заводе близ г. Богородска (ныне Но- гинск, Моск, обл.) он получил первую легированную электросталь. Под руководством Н. И. Беляева началось строительство крупного завода качественных сталей с четырьмя дуговыми печами прямого действия. В ноябре 1917 г. первая электропечь емкостью 1,5 т вступила в строй. Завод «Электросталь» стал первым крупным предприятием, пущенным при Советской власти. С самого начала использования электропечей в промышленности их преимущества ни у кого не вызывали сомнений. В электропечах дости- галась более высокая температура, чем в других сталеплавильных агре- гатах, легко переплавлялся скрап легированных сталей, можно было производить специальные высококачественные сплавы с тугоплавкими легирующими элементами при минимальном количестве вредных приме- сей. Поэтому всюду, где позволяли возможности получения достаточ- ного количества электроэнергии, форсированно развивалась электроме- таллургия. В 1910 г. во всех странах мира работали 114 электрических печей. В 1915 г. их было уже 213, а к началу 1920 г. выплавляли сталь 1025 элек- тропечей и 362 агрегата находилось в стадии монтажа и наладки. В раз- витых странах, богатых электроэнергией, производство электростали росло особенно быстрыми темпами. В США, например, производство стали в электропечах только за 4 года, с 1914 по 1918 г., возросло с 24 до 800 тыс. т, т. е. в 33 раза. Аналогичная картина наблюдалась в Германии и Канаде [19, с. 11]. В этот же период электропечи нашли широкое приме- нение для получения ферросплавов, выплавки цветных металлов, а также в химической промышленности — для производства карбида кальция, фосфора и других продуктов. 8 РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ МЕТАЛЛУРГИИ К 70-м годам XIX в. были достигнуты существенные успехи в разра- ботке научных основ металлургии. Рост производства и применения ме- таллических сплавов поставил перед наукой важные практические за- дачи: уменьшение выгорания металла в процессе плавки, необходимость замены древесного угля минеральным топливом, изыскание рациональ- ных способов переработки бедных руд, повышение механических свойств металлов и сплавов и многие другие. Научные основы металлургии начали складываться еще в XVIII в., сначала они базировались на анализе и обобщении разрозненных эмпи- рических знаний о металлах и сплавах, их получении, свойствах и обра- ботке. Затем эмпирические знания стали связывать с законами физики, химии и других наук. Начало разработки теоретических основ учения о металлах было положено трудами французского естествоиспытателя Р- Реомюра, великого русского ученого М. В. Ломоносова, французского химика А. Лавуазье и рядом их современников. В разработке теории металлургических процессов в XIX в. трудно пере- оценить значение трудов Ж. Пруста (закон постоянства состава химиче- ских соединений), И. Рихтера (закон эквивалентов), Д. Дальтона 133
Глава V. Переход на новые способы получения металлов | Михаил Александрович Павлов (1863—1958 гг.) (закон простых кратных отноше- ний), а также работ К. Бертолле, Й. Берцелиуса и многих других выдающихся химиков. Основы- ваясь на исследованиях своих предшественников и современни- ков, французские химики Ж. Гей- Люссак и Л. Тенар^установили су- ществование трех основных окис- лов железа. Большую роль в раз- витии научной металлургии сыг- рало открытие немецким ученым Э. Митчерлихом явления изомор- физма, исследования К. Карстена по теории связанного и свободно- го углерода в железе, а также влияния кремния, серы и других элементов на железоуглеродистые сплавы. * Весьма плодотворными для развития теоретической метал- лургии были работы С. Карно, Д. Джоуля, Р. Майера, Р. Клау- зиуса, Г. Гельмгольца и других физиков, внесших большой вклад в разработку учения о теплоте. На основе этих работ была установле- на методика исследования эндо- и экзотермических реакций, имеющая важнейшее значение при разработке энергетического баланса технологических процессов в металлургии. В последней четверти прошлого столетия на базе фундаментальных открытий в области естествознания научные разработки охватили все области производства черных и цветных металлов. В качестве самостоя- тельной науки оформилась металлография — учение о структуре метал- лов и сплавов, основы которого были заложены русским металлургом П. П. Аносовым еще в первой половине XIX в. Крупную роль в создании теории доменного процесса сыграл извест- ный английский металлург И. Белл, который изучил условия, необхо- димые для лучшего хода процесса восстановления окислов железа в до- менной печи. В 1869 г. ученый опубликовал подробный расчет теплового баланса доменной печи. Среди его многочисленных печатных работ ши- рокую известность получила книга «Основы производства чугуна и стали», опубликованная в Лондоне в 1884 г. и переведенная на ряд европейских языков. Работы Белла в области теории доменного процесса продолжил фран- цузский металлург Л. Грюнер. Исследуя восстановление железа в усло- виях доменной плавки, он показал, что этот процесс осуществляется окисью углерода с образованием углекислоты, а также прямым восста- новлением твердым углеродом. В результате второй химической реакции образуется окись углерода. Доменная печь, утверждал Грюнер, работает 134
Глава, V. Переход на новые способы получения металлов тем экономичнее, чем большая часть окислов железа восстанавливается косвенным путем, так как в этом случае реакция восстановления окислов не требует затраты тепла [2, с. 219, 2201. Важные исследования по определению тепла, затрачиваемого на рас- плавление шлаков, осуществил в 80-х годах шведский ученый Р. Оккер- ман. Его работы позволили установить плавкость шлака различного со- става и определить его роль в доменном процессе. Весомый вклад в развитие науки о металлах внесли русские ученые. В теории доменного процесса важнейшие научные труды написаны выдаю- щимся металлургом М. А. Павловым. В 1885 г. по окончании Петербург- ского горного института Павлов был направлен на металлургические за- воды Приуралья. Молодой инженер внимательно изучает работу домен- ных печей, вносит существенные исправления в их конструкцию. В 1894 г. в «Горном журнале» появляется статья М. А. Павлова «Исследование пла- вильного пространства доменных печей» — первое в отечественной на- учной литературе теоретическое исследование теплового баланса домен- ных печей. В 1900 г. начинается более чем полувековая педагогическая деятель- ность М. А. Павлова. Он заведует кафедрами в Высшем горном училище в Екатеринославе, Петербургском политехническом институте, Горной академии в Москве, Московском институте стали. Ученый не прерывает связей с промышленностью. Один за другим выходят его научные труды: «Атлас чертежей по доменному производству» (1902 г.), «Альбом чертежей по мартеновскому производству» (1904 г.), «Размеры мартеновских печей по эмпирическим данным» и «Определение размеров доменных печей» (обе работы опубликованы в 1910 г.). Эти труды имели большое значение для разработки теории и практики металлургии. Сопоставляя многочис- ленные опытные и расчетные материалы, М. А. Павлов разработал ори- гинальные способы определения оптимальных соотношений основных эле- ментов металлургических агрегатов, обеспечивающих в данных конкрет- ных условиях максимальный производственный эффект. Ряд дальнейших научных трудов М. А. Павлова — «Тепловые балан- сы металлургических процессов» (1911 г.), «Расчет доменных шихт» и, наконец, монументальный курс «Металлургия чугуна», первое издание которого вышло в 1924 г.,— посвящены теории и практике доменного производства. Они и поныне не потеряли своего первостепенного значения. Ученый многое сделал при проектировании и постройке крупных метал- лургических заводов. Уже в начале XIX в. стало предельно ясным, что качество изделий из металлов или сплавов определяется не только процессами их производ- ства. Огромную роль для повышения добротности металла играет его последующая обработка (прокатка, ковка, штамповка), особенно тепло- вая, термическая обработка. Исследователи многих стран уделили боль- шое внимание изучению химического состава металлических сплавов, влиянию отдельных элементов, входящих в их состав. Особенно тщательно исследовали химический состав стали. Как известно, сталь представ- ляет собой сплав железа с углеродом (до 2%) и другими химическими эле- ментами. Содержание углерода в решающей степени определяет механи- ческие свойства стали. Исследованиями химических связей между железом и углеродом за- нимались многие ученые второй половины XVIII в. В 1786 г. К. Бер 135
Глава V. Переход на новые способы получения металлов толле, Г. Монж и А. Вандермонд представили Французской академии наук примечательную работу «Различные состояния железа», в которой сделан вывод, что именно содержание углерода в первую очередь опре- деляет различие между железом, сталью и чугуном. Следующая рабо- та этих же авторов «Наставление о выделке стали», опубликованная в Париже в 1793 г. и вышедшая на русском языке в 1804 г., развивает учение о роли углерода в железоуглеродистых сплавах. Эти исследова- ния были успешно продолжены на рубеже XVIII—XIX вв. французом Г. де Морво, англичанином Д. Муше, немцем К. Карстеном, шведским химиком Н. Сефстромом и другими учеными. Качественные характеристики стали и других металлических сплавов определяются также их внутренним строением — структурой. Металло- графия рассматривает макро- и микроструктуры металлических материа- лов. Начало микроскопическим исследованиям травленой поверхности стали положено в 1831 г. П. П. Аносовым. Его эксперименты были про- должены в 1864 г. английским ученым Г. Сорби и другими исследовате- лями. В 1868 г. выдающийся русский металлург Д. К. Чернов установил зависимость структуры и свойств стали от ее горячей механической (ков- ка) и термической обработки. Чернов открыл критические температуры, при которых в стали в результате ее нагревания или охлаждения в твер- дом состоянии происходят фазовые превращения, существенно изменяю- щие структуру и свойства металла. Эти критические температуры, опре- деленные по цветам каления металла, получили название точек Чернова. Русский ученый графически изобразил влияние углерода на положение критических точек, создав первый набросок очертания важнейших линий классической диаграммы состояния железо—углерод. Исследования по- лиморфизма железа, завершенные Д. К. Черновым в 1868 г., принято счи- тать началом нового периода в развитии науки о металле, возникновением современного металловедения, изучающего взаимосвязь состава, струк- туры и свойств металлов и сплавов, а также их изменения при различных видах теплового, химического и механического воздействий. В 1888 г. французский ученый Ф. Осмонд, использовав термоэлектри- ческий термометр А. Ле Шателье, с большой точностью измерил темпе- ратуры, характеризующие начало полиморфных превращений в стали. В последующие годы Осмонд описал характер этих превращений и при- своил названия основным структурам железоуглеродистых сплавов. На рубеже XIX—XX вв. многие видные ученые-металлурги и метал- ловеды: В. Робертс-Аустен (Англия), В. Розебом (Голландия), Ф. Ос- монд (Франция), П. Герене (Германия) и другие положили немало труда для дальнейшей разработки диаграммы железо—углерод, которая явля- ется основой современной металлографии черных металлов. Большое значение для развития теоретических основ и практики ме- таллургического производства имели работы Д. К. Чернова по иссле- дованию структуры литой стали, теории кристаллизации стального слит- ка, а также интенсификации металлургических процессов и совершен- ствованию технологии выплавки и тепловой обработки металлов. Тру- ды прославленного русского металлурга были продолжены и развиты его учениками и последователями — А. А. Ржешотарским, А. А. Байко- вым, Н. С. Курнаковым, Н. Т. Гудцовым и другими, а также иностран- 136
Глава V. Переход на новые способы получения металлов ными учеными Г. Гоу (США), Э. Гейном (Германия), Ф. Осмон- дом и А. Портевеном (Франция) и т. д. Металлурги начала ХХ:в., учи- тывая всевозрастающие потребно- сти вечерних и цветных металлах, занялись проблемами интенсифи- кации производственных процес- сов. Металлургическое производ- ство механизировалось, ручной труд заменялся машинами, боль- шое внимание уделялось подготов- ке исходных материалов для про- изводства чугуна, стали, цветных Металлов, более форсированно велись процессы в плавильных агрегатах. В этот же период нача- ты работы по использованию ки- слорода для интенсификации пиро- металлургических процессов. Идея форсирования выплавки чугуна и стали обогащением воз- душного дутья кислородом была выдвинута более ста лет назад. Ве- ликий русский ученый Д. И. Мен- делеев в классическом труде «Осно- вы химии» писал о том, что, ис- Дмитприй Константинович Чернов (1839—1921 гг.) пользуя кислород, можно получать очень высокие температуры, полез- ные в металлургии. Он предвидел время, когда «станут на заводах и во- обще для практики обогащать воздух кислородом». Выше указывалось, что Д. К. Чернов еще в 1876 г. поддержал идею Р. Оккермана об Использовании кислорода для интенсификации бессемеровского процесса. Первые эксперименты по применению дутья, обогащенного кисло- родом, были проведены на бельгийском заводе Угре-Мари в 1913 г. Не- большая доменная печь этого завода при работе на дутье, содержащем 23% кислорода, дала на 12% больше чугуна и показала экономию топлива на 2,5—3%. В 20-е годы в ряде стран были проведены теоретические рас- четы, связанные с применением кислорода в черной металлургии. Спе- циальная комиссия Горного бюро США установила, что повышение кон- центрации кислорода в дутье до 31 % повысит производительность до- менной печи на 18% и снизит расход топлива на 6,7%. Однако в то время кислород не получил в металлургии практического применения. Вместе с тем рассматриваемый период дал ряд научно обоснованных рекоменда- ций и выводов. Систематическая работа в этом направлении в после- дующие годы привела к широкому внедрению кислорода, революционизи- ровавшего основные технологические процессы в черной металлургии.
Глава VI РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ ХИМИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ Химия начиная со второй половины XIX в. находилась в центре вни- мания научной мысли. После того как были сформулированы и разграни- чены основные понятия атома, молекулы и эквивалента, она быстро дви- нулась вперед, раскрывая «тайны» неорганического и органического мира. Достижения химии, особенно успехи в области аналитической химии и ее важнейшего раздела — качественного анализа, а также появление и быстрое распространение спектрального анализа (1859—1861 гг.), спо- собствовали открытию за сравнительно небольшой исторический проме- жуток времени ряда новых химических элементов. К 1869 г. уже было из- вестно 63 химических элемента. Возникла настоятельная необходимость научного обобщения и систематизации элементов, ставших объектом ин- тенсивных исследований химической науки. Не случайно Д. И. Менделеев, работая над обоснованием открытого им в 1869 г. периодического закона, одного из величайших законов есте- ствознания, называл современную ему химию «учением об элементах». Периодический закон Д. И. Менделеева способствовал раскрытию многих не поддающихся ранее объяснению явлений, особенностей хими- ческого поведения уже открытых элементов, позволил предсказывать су- ществование новых элементов и их свойства [1, с. 273]. На основании этого закона были предсказаны пе известные еще аналоги бора, алюми- ния, кремния, марганца, теллура, циркония, бария, тантала и других. В 1870—1871 гг. Менделеев подробно описал свойства нескольких пред- сказанных элементов, которым он дал названия экабор, экаалюминий и экасилиций. Вскоре эти элементы — галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций) были открыты. Галлий был открыт ме- тодом спектрального анализа в 1875 г. французским химиком П. Э. Ле- коком де Буабодраном. G обоснованием физического смысла периодического закона, ставшего возможным благодаря разработке теории строения атома, было установ- лено, что периодичность изменения свойств химических элементов зави- сит не от их атомного веса, а от атомного номера [2—4]. Периодический закон стал фундаментом теоретической химии. Он открыл широкие возможности для дальнейшего развития прикладной химии, в частности для решения практических задач, связанных с синте- зом веществ с заранее заданными свойствами, получением новых мате- риалов и совершенствованием технологии химических производств. Прогресс химии, и физики, их взаимопроникновение и взаимообога- щение сопровождались возникновением новых понятий и открытием но- вых законов, что создало предпосылки для появления новой самостоя- 138
Глава VI. Развитие химической технологии тельной области науки — физиче- ской химии. Становление физи- ческой химии относится к послед- ней трети XIX в., хотя зарожде- ние отдельных ее разделов нача- лось еще в конце XVIII —начале XIX вв. Достижения в области физической химии неразрывно свя- заны с запросами практики, с об- щим промышленным прогрессом и развитием химических произ- водств. Химическая промышленность уже не могла базироваться в это время лишь на эмпирических пред- ставлениях и разрозненных тео- ретических знаниях. Физическая химия, объясняя химические яв- ления и устанавливая их законо- мерности на основе общих принци- пов физики, сама стала источником разнообразных научных разрабо- ток и выводов, все более широко используемых в химической тех- нологии. Развитие физической химии Дмитрий Иванович Менделеев в конце XIX — начале XX в. ха- (1834__1907 гг.) растеризовалось многочисленными открытиями в таких ее областях, как электрохимия, химическая кинетика, катализ, учение о растворах, химическая термодинамика и ряде других. На развитие химии, и в частности электрохимии и учение о раство- рах огромное влияние оказала созданная шведским ученым С. Аррениу- сом теория электролитической диссоциации. Изучая электропроводность разбавленных водных растворов кислот, Аррениус в 80-х годах XIX в. пришел к выводу, что молекулы их распадаются на ионы — положитель- но и отрицательно заряженные частицы. Благодаря теории электролити- ческой диссоциации стало возможным объяснение различных физико-хи- мических явлений, в том числе связь между электрической проводимо- стью и реакционной способностью электролитов. Появление и развитие этой теории имело огромное практическое значение. На основе теории электролитической диссоциации выросла техническая электрохимия (электролиз, гальванотехника), получившая в рассматриваемый период широкое промышленное распространение. Теория электролитической диссоциации послужила основой для даль- нейших исследований в области растворов [5, с. 150—158; 6]. Продолжа- телями этого направления в химии выступили немецкий физико-химик В. Ф. Оствальд и голландский химик Я. X. Вант-Гофф. В 1844 г. Ост- вальд обнаружил связь электропроводности растворов со степенью их электролитической диссоциации и нашел способ определения основности 139
Глава VI. Развитие химической технологии И Сванте Август Аррениус (1859—1927 гг.) кислот по электропроводности их растворов (1887—1888 гг.). Ему принадлежит открытие (1888 г.) «закона разбавления», сыгравшего большую роль в обосновании тео- рии электролитической диссоциа- ции [7, 8]. К 1885—1889 гг. относятся ра- боты Я. X. Вант-Гоффа по разбав- ленным растворам, в которых рас- смотрены явления, связанные с ос- мотическим давлением и давлением пара над раствором, а также зави- симости точек замерзания и кипе- ния растворов от концентрации. Свои представления о растворах Вант-Гофф распространил в 1890 г. и на твердые тела, введя новое по- нятие «твердые растворы». Большое значение получили в рассматриваемый период иссле- дования в области химической кинетики. Установление основных закономерностей протекания хи- мических реакций дало возмож- ность разрабатывать принципы эф- фективного управления химически- ми процессами, конструировать не- обходимые аппараты и оборудование, создавать новые и усовершен- ствовать традиционные технологические схемы в химических производ- ствах. Один из важнейших вопросов химической кинетики связан с учением о скоростях химических реакций и химическом равновесии. Во второй половине XIX в. исследованию этого вопроса посвящен ряд работ, в том числе немецкого химика Л. Вильгельми, изучившего (1850 г.) скорость инверсии тростникового сахара, и французского химика П. Э. М. Бертло, который совместно со своим соотечественником, химиком Л. Пеан де Сен- Жилем, опубликовал (1861 —1863 гг.) результаты исследований скорости образования сложных эфиров из спиртов и кислот [9]. В 1864—1867 гг. норвежские ученые К. М. Гульдберг и П. Вааге открыли закон действую- щих масс, который лег в основу учения о химическом равновесии и ско- ростях химических превращений. В результате систематических исследова- ний русского химика Н. А. Меншуткина в 1882—1890 гг. были установ- лены связи между строением веществ и их реакционной способностью [10]- Я. X. Вант-Гофф и С. А. Аррениус в последующих работах обобщили и развили положения о химической кинетике. В частности, ими уста- новлены зависимости скорости протекания химической реакции от темпе- ратурных условий. Вант-Гофф показал, что при повышении температуры на 10° С скорость реакции увеличивается в 2—4 раза [6, 11, 12]. С проблемой химической кинетики неразрывно связаны вопросы ка 140
Глава VI. Развитие химической технологии тализа. Первые сведения об уско- рении химических реакций под действием небольших количеств некоторых веществ были получены еще в конце XVIII — первой по- ловине XIX в, (Н. Клеман, III. Де- зорм, К. Кирхгоф, П. Филлипс, М. Фарадей, Л. Тенар, Г. И. Гесс, И. Дёберейнер, Г. Дэви и др.). Такие процессы немецкий хи- мик Э. Митчерлих назвал (1833 г.) контактными, а шведский химик Й. Берцелиус — каталитическими (1835 г.) [5, с. 174—175; 13]. Инте- рес к каталитическим процессам значительно возрос с 60-х годов XIX в., когда появился катали- тический способ производства сер- ной кислоты. В 70—90-х годах XIX в. ката- лиз привлекает внимание многих ученых. Крупный вклад в исследо- вание и развитие каталитического процесса внес К. А. Винклер, осу- ществивший в 1875 г. получение серной кислоты из сернистого газа Вильгельм Фридрих Оствальд и кислорода воздуха при нагрева- (1853__1932 гг.) нии в присутствии платинирован- ного асбеста [14, с. 14—15]. В. Ф. Оствальд, придававший большое значение каталитическим про- цессам, на одной из своих лекций о катализе в лейпцигском Институте фи- зической химии, говоря о своих исследованиях и работах учеников, отме- чал, что, с тех пор как институт перешел в новое здание, он начал работу в нем «не без боязни за будущее. Предыдущий период принес весьма обиль- ный урожай. В больших отделах, таких, как химическая динамика и элек- трохимия, были сделаны значительные успехи; казалось, что на долю нового института вместо интересных походов в неисследованные страны выпала лишь прозаическая задача — разработка приобретенного. Тогда я сказал себе: часть девственного леса мы должны оставить за собою... Но из всех путей, ведущих к этой цели, ни один не казался мне столь благо- родным и многообещающим, как катализ» [15, с. 240]. Действительно, конец XIX — начало XX в. ознаменовались замеча- тельными успехами в области катализа. Было найдено немало эффектив- ных катализаторов, позволивших проводить химические превращения с высокими скоростями, в том числе и при низких температурах. Кроме то- го, с помощью катализаторов удалось успешно осуществить ряд химиче- ских процессов, которые при обычных условиях ранее не могли быть реа- лизованы (синтез азотной кислоты путем окисления азота кислородом воздуха, 1903—1905 гг.; синтез аммиака соединением элементарных азота с водородом; 1913 г. и др.). 141
Глава VI. Развитие химической технологии Якоб Хендрик Вант-Гофф (1852-1911 гг.) Было обнаружено и другое- ценное свойство катализаторов — способность направлять химиче- ское превращение в сторону по- лучения определенного продукта из ряда возможных (в этом случае- подбирают соответствующий ката- лизатор). Исследование тепловых эффек- тов химических процессов во вто- рой половине XIX в. (П. Э. М.Берт- ло, X. П. Ю. Томсен, Н. Н. Беке- тов и др.) на основе открытого Г. И. Гессом закона постоянства сумм тепла химической реакции привело к созданию термохимии, которая, в свою очередь, оказала большое влияние на формирование- химической термодинамики [16]. Успехи, достигнутые в области химической термодинамики в конце XIX в., дали возможность осуще- ствить ряд крупных открытий в области химического синтеза. К ним относится и уже упоминав- шийся каталитический синтез ам- миака. Разрешить эту важнейшую научную проблему удалось в ре- зультате раскрытия закономерностей, которым подчиняется химиче- ское равновесие. Синтез аммиака, как известно, требует особых термо- динамических условий, связанных с резким уменьшением объема полу- чаемого продукта по сравнению с объемом исходных азота и водорода. Общие принципы химического равновесия в зависимости от температу- ры высказал в 1884 г. Я. Вант-Гофф. В том же году А. Ле Шателье- сформулировал общий закон химического равновесия, который затем (1887 г.) с позиций термодинамики был обоснован К. Брауном. После- дующие работы принадлежат немецким ученым В. Нернсту и Ф. Габеру, которые в 1905—1906 гг. сделали необходимые термодинамические рас- четы химического равновесия реакции образования аммиака при высоких температурах и давлениях, дав тем самым конкретные рекомендации для осуществления (1913 г.) промышленного синтеза [17]. Дости- жения химии стали оказывать всевозрастающее влияние на прогресс химической технологии, области применения которой непрерывно рас- ширялись. Установление закономерностей управления химическими про- цессами вооружило технологию теорией и методами для более активного преобразования вещества природы. Если главной задачей технологии пре- дыдущего периода было получение исходных веществ для производства других уже известных химических соединений и продуктов (серная кис- лота, сода, щелочи и др.), составлявших область основной химической промышленности, то технология конца XIX — начала XX в. решала бо- 142
Глава VI. Развитие химической технологии лее серьезные задачи создания принципиально новых веществ. Это в первую очередь задачи це- ленаправленного синтеза, полу- чения все более сложных химиче- ских соединений и материалов. Становление синтетической тех- нологии — примечательная осо- бенность рассматриваемого пе- риода. Сферы применения синтетиче- ской технологии охватили неорга- ническую и органическую химию. Приведенные уже выше примеры синтеза некоторых химических неорганических продуктов (ам- миак, азотная кислота и др.) из элементарных исходных веществ— свидетельство серьезных качест- венных сдвигов в области неорга- нического синтеза. Но синтез—не единственное перспективное на- правление, характеризующее раз- витие технологии неорганических материалов рассматриваемого пе- Александр Михайлович Бутлеров риода. . (1828—1886 гг.) Научно-технические достиже- ния второй половины XIX — начала XX в. дали возможность использовать (в ограниченных мас- штабах) в технологии экстремальные химико-физические условия (вы- сокие температуры, давления), расширившие ее возможности. Именно это позволило осуществить в конце XIX в. ряд оригинальных методов полу- чения новых материалов и химических продуктов. К их числу относятся, например, работы французского химика А. Муассана, заложившего ос- новы высокотемпературной электротехнологии. В электрической дуговой печи, развивающей температуру более 3000° С, Муассан восстановил мо- либден, вольфрам, алюминий, уран и другие металлы из их кислородных соединений, разработал способы получения совершенно новых соедине- ний металлов с неметаллами: с углеродом (карбиды), бором (бориды), крем- нием (силициды) и др. [18, 19]. Открытия А. Муассана, наряду с их боль- шой научной значимостью, заложили основы новых технологических про- цессов в химической и металлургической отраслях промышленности [20, 21]. Значительное внимание в это время уделялось исследованиям, свя- занным с разработкой процессов получения металлических сплавов и комплексных соединений — малоизученных областей неорганической химии. К 70-м годам XIX в. были заложены основы органического синтеза. В изучение органических соединений и разработку синтеза внесли вклад Ф. Вёлер, Ю. Либих, Н. Н. Зинин, А. Кольбе, Э. Франкланд, П. Бертло, В. Бунзен, Ж. Б. Дюма, Ш. Жерар и ряд других ученых. Выдающееся 143
Глава VI. Развитие химической технологии значение в развитии органической химии имела созданная русским уче- ным А. М. Бутлеровым теория химического строения, которая дала объ- яснение ряду невыясненных в то время явлений, в том числе изомерии. Уче- ный впервые показал, что изомеры представляют соединенияс одинаковым элементарным составом, но различным химическим строением [22, 23]. На основании теории Бутлерова стало возможным устанавливать строение уже известных веществ и прогнозировать пути получения новых органи- ческих соединений [24]. Из многообразия химико-технологических направлений, имеющих крупное экономическое значение и определявших в рассматриваемый период научно-технический прогресс химической промышленности, от- четливо прослеживаются следующие: аммиачный процесс получения соды; получение серной кислоты контактным способом; получение азотной кис- лоты контактным окислением аммиака и непосредственной фиксацией азота атмосферы; производство минеральных удобрений; коксохимическое производство; нефтехимическое производство; производство синтетиче- ских красителей; производство взрывчатых веществ; электрохимическая технология. 2. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СОДЫ К 70-м годам XIX в. в мировой химической промышленности приме- няли два основных производственных процесса получения соды: леб- лановский и аммиачный. Процесс Леблана, возникший еще в кон- це XVIII в., успешно развивался на протяжении 70—80 лет XIX в., являясь основой содового производства почти до начала XX в. Наоборот, экономическое значение аммиачного процесса до 70—80-х годов XIX в. было небольшим, несмотря на то что схема его была предложена еще в 1838 г. Эти два процесса развивались параллельно, конкурируя между собой. Перед тем как перейти к аммиачно-содовому процессу, ставшему ведущим на рубеже XIX—XX вв., кратко остановимся на причинах, вызвавших его стремительное развитие и одновременно —упадок лебла- новского процесса. В основу производства соды по методу Н. Леблана положен процесс взаимодействия поваренной соли с концентрированной серной кислотой. Получаемый в результате этой химической реакции продукт — сульфат натрия (глауберова соль) — подвергали дальнейшей переработке в пе- чах, сплавляя с углем и углекислым кальцием. Из образующегося плава соду извлекали выщелачиванием водой в специальных устройствах, от- деляя ее таким образом от нерастворимого осадка сернистого кальция. Последующей операцией выпаривания раствора извлекали сырую соду, содержащую около 62,5% воды. В связи с этим ее обезвоживали сильным прокаливанием. В результате получалась так называемая кальциниро- ванная сода — готовый продукт, широко используемый в основной хи- мической промышленности. На протяжении всей истории своего развития леблановский процесс постепенно совершенствовался, хотя основная химическая схема остава- лась в принципе прежней. Из наиболее крупных усовершенствований, вне- сенных в промышленный процесс, необходимо отметить разработку хи- 144
Глава VI. Развитие химической технологии мических способов утилизации отходов и ряд технических изобретений, позволивших ввести более мощную и производительную технологическую аппаратуру. Разрешение проблемы утилизации ранее не использовавшихся отхо- дов сыграло большую роль в повышении экономичности леблановского производства. Такими отходами были хлористый водород, выбрасывав- шийся в атмосферу, и огромные отвалы сернистого кальция. Попытки утилизации хлористого водорода с целью выделения из него хлора, ши- роко использовавшегося для производства хлорной извести (для беления тканей), относятся еще к 20—30-м годам XIX в. Однако лишь в конце 60—70-х годов прошлого столетия в этом деле были достигнуты положи- тельные результаты. Проблему удалось разрешить В. Вельдону, Г. Ди- кону и Ф. Гертеру, разработавшим весьма экономичные способы полу- чения хлора из хлористого водорода[25, с. 65]. В 60-х годах XIX в. удалось решить и проблему переработки отходов сернистого кальция, образующегося в леблановском производстве. Ко- нечным продуктом утилизации был ценный продукт — высококачествен- ная сера. Но стоимость переработки из-за значительного потребления соляной кислоты была весьма высокой (на 1 т серы расходовали до 2— 2,5 т соляной кислоты) [25, с. 67—68]. Рассматривая технические усовершенствования в леблановском про- изводстве, необходимо отметить, что до 70-х годов прошлого столетия механизация вводилась слабо. В последней четверти XIX в. значительное распространение получили высокопроизводительные вращающиеся ме- ханические содовые печи (получение содового плава), предложенные в 50-х годах XIX в. инженерами Элльотом и Русселем. Изобретение этих печей имело большое значение не только в прогрессе содового производ- ства, но и в других отраслях промышленности, в том числе и цементной. Механическая вращающаяся печь приводилась в движение паровым дви- гателем, вмещала 196,5 пудов шихты и производила за сутки до 15 т суль- фата натрия. Для сравнения укажем что производительность ручных печей Леблана составляла в сутки 672 кг плава, Пайена — 4340 кг, Дар- се — 5244 кг, и лишь в печах системы Клемана и Дезорма, имеющих боль- шую площадь пода, производилось до 19 584 кг плава. Но качество про- дукта, получаемого с ручных печей, было нестабильным, так как вручную невозможно было равномерно перемешивать смесь. Рабочие перемешивали большие массы раскаленной смеси трехпудовой металлической кочергой. Механизация другого трудоемкого процесса — выщелачивания — началась лишь с 70-х годов XIX в., несмотря на то что до этого уже были известны изобретения весьма оригинальных выщелачивателей системы Чанкса. К этому же времени относится распространение в леблановском производстве механических сульфатных и кальцинировочных печей. Ме- ханическая сульфатная печь состояла из чугунной чаши с плоским дном, обогреваемой сверху топочными газами. Для перемешивания поваренной соли и серной кислоты было предусмотрено специальное устройство в ви- де вертикального вала, проходящего через свод печи и снабженного греб- ками. Во время вращения гребки, перемешивая смесь, передвигали об- разующийся сульфат натрия к отверстиям для выгрузки. Поваренную соль загружали в печь через воронку, расположенную над чашей, а сер- ную кислоту подавали по двум свинцовым трубам. Известны и другие кон- 10 Заказ № 727 145
Глава VI. Развитие химической технологии струкции сульфатных печей, в которых перемешивание осуществлялось вращением пода, в то время как мешалки оставались неподвижными. В кальцинировочных механических печах (например, система Телена) сода отделялась от стенок аппарата и передвигалась к выходному отвер- стию скребками, подвешенными к вращающемуся валу. У выходного отвер- стия (не выходя из аппарата) сода дробилась с помощью специальных ва- ликов [25, с. 53—57]. Мировое производство леблановской соды непрерывно возрастало до конца 80-х годов XIX в.: 1870 г. 447 тыс. т, 1875 г. 495 тыс. т и 1880— 1882 гг. 645 тыс. т. Последняя цифра характеризует высший предел, которого достигало когда-либо леблановское содовое производство [25, с. 107]. С этого времени производство леблановской соды падает: в 1894 г. ее выпуск составлял около 600 тыс. т, а в 1908 г. упал до 50 тыс. т, т. е. со- кратился в 12 раз [26, с. 24]. Такой резкий спад был вызван не только кон- куренцией более совершенного аммиачного способа производства соды, но также и тем, что заводы, работающие по леблановской схеме, лишились рынка для сбыта хлора. Этот удар был нанесен быстро развивавшейся В 90-х годах электрохимической промышленностью, одним из важней- ших производств которой было получение хлора электролизом хлори- стого калия [26, с. 23—24]. В это время на арену выступил новый, более прогрессивный процесс производства соды — аммиачный, ставший сильным конкурентом для леблановского производства и определивший последующий прогресс со- дового производства [26—28]. В основу аммиачного процесса получения соды положена реакция обменного разложения хлористого натрия и бикарбоната аммония, в ре- зультате которой образуются два продукта — бикарбонат натрия и хло- ристый аммоний. Осадок бикарбоната натрия отфильтровывается и по- следующим прокаливанием превращается в карбонат натрия (кальцини- рованную соду). Кроме того, предусматриваются и другие химические операции, связанные с улавливанием образующихся в результате превра- щений продуктов — аммиака и углекислого газа, возвращаемых в про- изводство. Совершенствованием аммиачного способа занимались ученые и ин- женеры ряда стран (Г. Дьюар, Дж. Хемминг, Д. Муспратт и др.), пытав- шиеся поставить аммиачно-содовый процесс на промышленную основу [25, с. 72, 73]. В 1854 г. химики Шлезинг и Шварц создали в Путо, неда- леко от Парижа, содовый завод, проработавший два года и за это время давший 316 т аммиачной соды. Оригинальными в работах Т. Шлезинга и К. Шварца были попытки осуществить в производственных условиях непрерывный процесс, а также улавливание аммиака на промежуточ- ных стадиях. Однако как раз потери аммиака в связи с отсутствием эффек- тивных методов его утилизации были одной из причин нерентабельности предприятия. Работы упомянутых и некоторых других специалистов внесли много ценного в совершенствование аммиачно-содового процесса. Они легли в основу последующих работ, обеспечивших широкое распространение ам- миачно-содового производства в 70—80-х годах XIX в. Крупнейшая заслуга в промышленной реализации аммиачно-содового процесса принадлежит бельгийскому инженеру Эрнесту Сольве (60-е го- 146
Глава VI. Развитие химической технологии ды XIX в). В 1865 г. он построил небольшой завод аммиачной соды в Куйе (Бельгия) [25, с. 76, 77], Однако потребовалось еще целое десятилетие упорного труда, прежде чем работы Сольве привлекли серьезное внимание специалистов и пред- принимателей. Работая над новой аппаратурой, Сольве предложил цен- ное усовершенствование — карбонизационную колонну. Благодаря ей, а также ряду других предложений была достигнута непрерывность про- цесса, на необходимость чего ранее указывали Шлезинг и Роланд. Кроме того, также благодаря использованию специальной аппаратуры Сольве удалось снизить потери аммиака. Продукция его завода экспонировалась в 1873 г. на Всемирной выставке в Вене и принесла большую известность изобретателю. Содовый завод Сольве в Куйе в качестве сырья использовал хлори- стый натрий в виде каменной соли. Аммиак применяли в виде аммиачной воды или сульфата аммония. Для отделения аммиака первое время слу- жили известь в твердом виде, а с 80-х годов XIX в.— известковое молоко. Аммиачный процесс Сольве дошел в своей основе и до наших дней, при- чем сохранилась в общих чертах и последовательность технологических операций. Весь производственный процесс осуществляется в шести от- делениях предприятия. Процесс начинается в отделении абсорбции, где соляной рассол обрабатывают аммиаком. В следующем отделении дозе- ров отделяют соли кальция и магния, которые выпадают в результате аммонизации из первоначального рассола. В отделении карбонизации через аммиачный рассол пропускают углекислый газ, поступающий из известковых печей и сушилок. Затем следуют отделение фильтрации (осаждение бикарбоната натрия из маточной жидкости); отделение каль- цинации (разложение бикарбоната натрия во вращающихся сушилках, продуктом которого являются кальцинированная сода и углекислый газ, возвращаемый в процессе карбонизации); отделение дистилляции (ре- генерация аммиака из маточной жидкости паром и известью). Используе- мые в аммиачно-содовом производстве известь и углекислый газ полу- чают из известняка, обжигая его в специальных печах. В отходах остается раствор хлористого кальция [25, с. 78]. Процесс карбонизации аммиачного рассола сопровождается выделе- нием большого количества тепла. Поэтому, чтобы процесс протекал нор- мально, карбонизационные колонны были устроены таким образом, что обеспечивали интенсивное охлаждение рассола. В результате усовер- шенствований применявшаяся в самом начале система наружного ох- лаждения путем орошения колонны водой была заменена в конце 80-х го- дов XIX в. системой внутреннего охлаждения. Для этого в нижней части колонны устанавливали холодильные бочки, снабженные горизонтально расположенными трубками, в которых циркулировала холодная вода. В конце XIX в. на аммиачно-содовых заводах была широко распростра- нена карбонизационная колонна высотой 19 м, диаметром 1300 мм, состоя- щая из 21 бочки, из которых 7 бочек холодильных [24, с. 81, 82]. Первое время бикарбонат натрия фильтровали в аппаратах периоди- ческого действия (нутч-фильтрах). Существовали различные их конструк- ции. Обычно они представляли цилиндрический сосуд, разделенный ре- шеткой, на которой последовательно накладывали проволочную сетку, слой холста, байки и перфорированный лист железа. Для ускорения про- 147 10*
Глава VI. Развитие химической технологии Схема устройства вращающегося вакуум-фильтра (конец XIX в.) цесса фильтрации в нижней части аппарата создавали вакуум. Бикарбонат натрия оседал на фильтрующей по- верхности, после чего его промывали водой и вручную выгружали .Такой тип фильт- ров применяли, в частности, на Березниковском содовом заводе в России, пущенном в 1883 г. Здесь было установ- лено 13 фильтров, каждый производительностью 1000 т бикарбоната в год (3,09 т в сутки). Серьезный недоста- ток нутч-фильтров — перио- дичность их действия, что в условиях крупного произ- водства нередко нарушало непрерывный производствен- ный процесс колонных аппа- ратов. В конце 70-х годов XIX в. появились вращающиеся ва- куум-фильтры, дальнейшее развитие которых завершилось созданием барабанных вакуум-фильт- ров, получивших практическое распространение. Этот тип фильтров выгодно отличался от нутч-фильтров прежде всего механизированным съемом осадка бикарбоната натрия с фильтровальной ткани и одно- временной промывкой его водой. Несмотря на это, вакуум-фильтр работал периодически, требуя остановки для промывки сукна (закупор- ка пор материала). Дальнейшее усовершенствование барабанного ваку- ум-фильтра привело к созданию непрерывно действующего аппарата. Для этого из внутренней полости барабана продували обтягивающее его сук- но сжатым воздухом. Сам барабан был разделен по окружности на не- сколько секций. В процессе вращения барабана секции автоматически переключались с вакуума на давление, в результате чего фильтрующая ткань, после снятия с нее ножом отфильтрованного осадка, продувалась воздухом [25, с. 83, 84]. С введением в содовое производство вращающихся вакуум-фильтров аммиачный процесс стал непрерывным. Большие технические новшества были введены и на конечной опера- ции — кальцинации. По существовавшей в 70-х годах XIX в. технологии кальцинация осуществлялась в две стадии. На первой стадии бикарбонат натрия разлагался до 75%, на второй — разложение завершалось пол- ностью с получением готового продукта — кальцинированной соды. С учетом этих технологических особенностей кальцинации создавали и необходимую аппаратуру. Среди известных кальцинировочных аппара- тов широко распространен был запантентованный Э. Сольве в 1877 г. аппа- рат, названный впоследствии «ростером», применявшийся дляпредваритель- 148
Глава VI. Развитие химической технологии ной кальцинации. Он был выполнен в виде массивной чугунной чаши диаметром 3 м, закрытой крышкой. Внутри чаши находилась мешалка со скребками, с помощью которых перемешивался нагреваемый бикарбо- нат натрия и полуготовая сода выбрасывалась из «ростера» через отвер- стие для выгрузки (в момент его периодического открывания). Образую- щийся при кальцинации углекислый газ и пар отсасывались насосом. Окончательное разложение полученного полупродукта проводили обычно во вращающихся печах. Одну из печей, применявшихся в содовом производстве, запатентовал в 1877 г. Э. Сольве. Печь представляла собой вращающийся наклонный цилиндр с отверстиями с обоих концов, выло- женный внутри огнеупорным материалом. С обоих концов цилиндра име- лись отверстия, одно из которых (с приподнятой стороны) служило для подачи сырой соды, другое (с опущенной стороны) для выхода готового продукта — кальцинированной соды. Сырая сода, поданная по желобу в печь, перемешивалась вращающимся цилиндром и одновременно прокали- валась, соприкасаясь с топочными газами. В результате вращения и наклона цилиндра одновременно обрабатываемая сырая сода переме- щалась к нижнему его отверстию, откуда готовая сода поступала в бун- кер. Печь работала непрерывно. Применяли и другие типы устройств для окончательной обработки сырой соды. Заслуживает внимания механическая кальцинировочная печь, представляющая вертикальный железный цилиндр, выложенный внутри огнеупорным материалом и разделенный чугунными плитами на несколько секций. Сырая сода подавалась в верхнюю часть печи, после- довательно проходя через все секции, прокаливалась. Для этого было предусмотрено специальное устройство, состоящее из вертикального вала со скребками, проходящего через эти секции. Вал приводился во враще- ние от двигателя. Сырая сода, загруженная на чугунную плиту верхней секции, постепенно передвигалась скребками от периферии к центру и че- рез отверстие в плите пересыпалась в следующую нижнюю секцию. Здесь содовая масса скребками передвигалась от центра к периферии, где через отверстие в плите пересыпалась в следующую нижнюю секцию, а из нее последовательно, таким же образом, в ниже расположенные секции. В по- следней секции собиралась готовая кальцинированная сода, откуда она и извлекалась. Сода прокаливалась горячими топочными газами, двигав- шимися ей навстречу. Описанная механическая печь имела непрерыв- ный цикл работы и широко использовалась на некоторых иностранных предприятиях. В России печи этого типа существовали, в частности, на Славянском содовом заводе [25, с. 85—87]. С 80-х годов XIX в. на аммиачно-содовых заводах стали применять Для кальцинации печи Телена, появившиеся несколько ранее на предпри- ятиях, работающих по схеме Леблана. Эти печи были несколько усовер- шенствованы и, работая по непрерывному режиму, давали до 15—20 т кальцинированной соды в сутки. Кроме того, бикарбонат натрия в них разлагался в одну стадию. В эти же годы на многих аммиачно-содовых заводах для кальцинации была внедрена вращающаяся барабанная сушилка Э. Сольве непрерывного Действия длиной 18—15,5 м с диаметром барабана 1,5 м. Производитель- ность сушилки достигала 40—45 т соды в сутки, что в 2—3 раза превышало производительность печей Телена. Сушилки Сольве, кроме того, имели 149
Глава VI. Развитие химической технологии Вращающаяся сушилка Э. Сольве непрерывного действия (90-е годы XIX в.) ряд и других преимуществ (механизация загрузки и выгрузки, получе- ние более концентрированного углекислого газа и др.) [25, с. 86—891. К 90-м годам XIX в. были внесены важные усовершенствования в кон- струкцию основных аппаратов для дистилляции (утилизация аммиака), позволившие перейти на непрерывный технологический режим работы. Э. Сольве, которому принадлежит огромная роль в промышленном внедрении и совершенствовании аммиачно-содового производства, вслед за первым своим заводом в Куйе построил крупный содовый завод в Дом- бале (Франция) — одно из самых мощных предприятий того времени. Содовое производство Сольве превратилось в крупнейшее монополистиче- ское общество с большим числом заводов в разных странах Европы и Аме- рики. К концу первой мировой войны общество располагало 25 аммиачно- содовыми заводами. К 1919 г. на предприятиях общества работало до 35 000 рабочих и служащих, вместо 100—'110 рабочих, занятых на со- довом заводе Э. Сольве в Куйе в начале 70-х годов XIX в. [15, с. 77, 161; 26, с. 22]. Наряду с Э. Сольве разработкой аммиачно-содового процесса занима- лись также специалисты ряда других стран [29—31]. По схеме немецкого инженера Гонигмана работали содовые заводы в Германии. Способ Шрайба был реализован в Германии и Австрии. Во Франции получил распространение способ Булювара. Каждый из названных процессов от- личался один от другого в основном аппаратурным оформлением и не- которыми технологическими особенностями. По сравнению со схемой Сольве все они имели существенный недостаток — периодичность работы. Аммиачно-содовый процесс быстро прогрессировал. К нему был про- явлен интерес даже в Англии, известной своей приверженностью к леб- лановскому производству. В 1873 г. в Норсвиче был пущен в эксплуатацию содовый завод, построенный фирмой «Бруннер, Монд и К°», а на следующий год еще одно предприятие в Сендбече той же фирмы. 150
Глава VI. Развитие химической технологии В 1880 г. аммиачно-содовый завод появляется в Вилене и в 1883 г.— В Вернбурге (оба в Германии), в 1884 г.— в США, В России аммиачно-содовый процесс находился в поле зрения про- грессивных ученых и специалистов, интересовавшихся ходом работ в этой области внутри страны и за рубежом. Понимая огромное значение содо- вого производства для развития химической промышленности и учитывая «го жалкое состояние в России, Д. И. Менделеев в брошюре, посвященной Всемирной выставке в Париже 1867 г., которую он посетил, большое вни- мание уделил и содовому производству. Он дал ряд ценных рекоменда- ций, связанных с развитием отечественного содового производства, и ука- пал на перспективность этой отрасли для прогресса русской промышлен- ности [32]. Кроме Д. И. Менделеева, в поддержку всемерного развития содовой промышленности в 70-х годах XIX в. выступало Русское техни- ческое общество и ряд отечественных ученых. Огромная заслуга в разра- ботке теоретических основ аммиачно-содового производства принадле- жит известному русскому ученому П. П. Федотьеву. В 1903—1904 гг. он опубликовал серию классических работ, объединенных общим назва- нием — «Теория аммиачно-содового процесса», получивших всемирное признание [17; 30; 33; 34]. В 60-х годах XIX в- независимо от работ Э. Сольве в России был осу- ществлен промышленный аммиачно-содовый процесс. На основе работ русских химиков в 1868 г. в г. Лаишеве Казанской губернии был основан .аммиачно-содовый завод, пущенный намного раньше подобных предпри- ятий в европейских странах. Директор этого завода инженер И. Я. Тисс, учитывая отсутствие в России производства аммиака, разработал способ, в котором аммиак получали переработкой отходов кожевенного произ- водства. Технологический процесс в общих чертах состоял в растворении •сухой поваренной соли в аммиачной воде и пропускании в рассол угле- кислого газа в аппаратах периодического действия. Для уменьшения потерь аммиака по его выходе из аппарата была усовершенствована си- стема поглотителей [34; 35, с. 355]. В 1883 г. крупный аммиачно-содовый завод производительностью б тыс. т соды в год был основан в Березниках (северный Урал). Инициатор строительства завода — владелец солеварен в районе Березников И. И. Любимов во время одной из своих поездок за границу заинтересо- вался аммиачно-содовым производством и заключил с фирмой Сольве договор на 20 лет. Общество Сольве брало на себя обязательство оказы- вать техническое содействие при сооружении предприятия и, кроме того, предоставило половину капиталовложений, составивших в общей слож- ности 250 тыс. руб. Содержание договора между Любимовым и обществом Сольве пока- зывает, что по ряду экономических вопросов последнее находилось в бо- лее выгодном положении. Так, на все время существования товарищества (т. е. в течение 20 лет) Любимов не имел права сооружать аммиачно-содовых заводов в России или в любой другой стране. Вместе с тем на общество Сольве это распространялось лишь на 6 лет, до 31 декабря 1886 г. (исклю- чение составляла только Пермская губерния, для которой договор был действителен 20 лет). Своими правами общество Сольве не замедлило воспользоваться в дальнейшем. Этот пример показывает существовавшую м усиливавшуюся в период монополистического капитализма конку- 151
Глава VI. Развитие химической технологии Березниковский содовым завод (Россия, начало XX в.) рентную борьбу монополистов за свои права, за мировое экономическое- господство. Установленная на Березниковском содовом заводе аппаратура и обо- рудование включало: 5 печей, 2 дестиллера, 2 абсорбера, 5 дозеров, 9 кар- бонизационных колонн, 13 нутч-фильтров, 17 сушилок, 2 газовых ком- прессора и т. п. Рост выпуска соды возрос к 1887 г. до 10 тыс. т. Однако завод стал давать убытки ввиду высокой себестоимости про- дукции и падения рыночных цен на соду. Сказались также затруднения в приобретении аммиачных солей и некоторые другие причины. В резуль- тате Любимов вынужден был заключить новый договор, по которому фак- тическое руководство предприятием перешло к обществу Сольве. Фирма была переименована в акционерное общество «Любимов, Сольве и К°». В этом акте экономических взаимоотношений проявилась далеко идущая политика общества Сольве, которое на основе выгодного для себя перво- начального договора с Любимовым, обладая огромными возможностями технического и экономического давления, прибрала к рукам руководство Березниковским содовым заводом. 152
Глава VI. Развитие химической технологии Березниковский завод наряду с кальцинированной содой начал вы- пускать с 90-х годов XIX в. и соду каустическую. Выпуск каустической соды составлял в 1897 г. 6 тыс. т и достиг в 1900 г. 8250 т. Производство кальцинированной соды достигло в 1900 г. 24 тыс. т вместо 1 тыс. т, по сравнению с 1883 г. [25, с. 136—141]. В 1891 г. в России был пущен второй крупный аммиачно-содовый за- вод — Донецкий, также принадлежащий акционерному обществу «Лю- бимов, Сольве и К°», который по механизации отдельных звеньев произ- водства в начале XX в. находился на более высоком уровне по сравнению с другими предприятиями общества Сольве, находящимися в других странах. Достаточно отметить, что здесь было применено подземное ра- створение каменной соли и рассол с места добычи передавался на завод по 38-километровому трубопроводу. Аммиачную воду получали при кок- совании каменного угля утилизацией с коксовых печей Донбасса. Произ- водство кальцинированной соды на Донецком заводе возросло с 17,6 тыс. т в 1894 г. до 87,3 тыс. т в 1900 г. Кроме того, предприятие выпускало зна- чительное количество каустической соды [25, с. 142—143]. Русский содовый рынок рос, и существовавшие предприятия уже не могли удовлетворить его спрос. В результате в России было образовано с участием германского капитала «Южно-Русское общество для выделки и продажи соды и других химических продуктов». Основной капитал общества составлял 1 млн. 125 тыс. руб. Общество построило в 1898 г. содовый завод в Славянске по аммиачной схеме Гонигмана. В первый год своей деятельности Славянский завод выпустил 6,6 тыс. т кальциниро- ванной соды, увеличив в 1900 г. ее производство до 14,6 тыс. т. Всего, по имеющимся данным, в России производилось в 1900 г. не менее 82 тыс. т. содовых продуктов. В 1914 г. выпуск кальцинированной соды в России возрос до 156, 8 тыс. т. В последующие дореволюционные годы производство соды снижалось в связи с первой мировой войной. В 1917 г. русская содовая промышленность дала лишь 102 тыс. т соды [25, с. 205]. Об огромных темпах развития аммиачного содового производства свидетельствует тот факт, что уже к концу 80-х годов XIX в. почти во всех основных капиталистических странах — производителях соды (кро- ме Англии) аммиачный процесс быстро занимал ведущие позиции. В 1882 г. из общего количества выпускаемой соды на аммиачную соду приходилось в Англии 12% (52 тыс. т), во Франции 45% (57 тыс. т), в Германии 44% (44 тыс. т), в США 100% (11 тыс. т). Уже в 1886 г. соотношение в пользу аммиачной соды меняется еще резче таким образом: Англия 22%, Фран- ция 60%, Германия 75%, США 100%. В 1900 г. даже в Англии, где сода производилась традиционным леблановским способом, произошел зна- чительный перелом в пользу аммиачного способа, обеспечившего вы- пуск почти 55% всей изготовляемой в этой стране соды. Выпуск аммиачной соды в Германии возрос до 88%, что же касается США, то, как и ранее, производство соды здесь базировалось исключительно на аммиачном про- цессе [26, с. 231- Мировое производство соды в 1914 г. достигло 3 млн. т [26, с. 24]. 153
Глава VI. Развитие химической технологии 3. КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Для рассматриваемого периода характерен быстрый рост производства серной кислоты, вызванный возникновением новых отраслей промышлен- ности, в том числе производства взрывчатых веществ и удобрений, синте- тических красителей, нефтехимических продуктов, и возросшим спросом на нее исконно традиционных потребителей. Мировое производство сер- ной кислоты, составлявшее в 1878 г. около 1 млн. т, возросло в 1910 г до 5 млн. т, а к концу первой мировой войны уже достигло более 13 млн. т [14, с. XII; 26, с. 17]. На рубеже XIX—XX вв. серную кислоту производили двумя ос- новными способами — камерным (традиционным) и контактным (новым). К 70-м годам XIX в. камерный способ получил вполне современное технологическое оформление и был господствующим в сернокислот- ной промышленности. Принцип изготовления серной кислоты в камерном процессе следующий. Образующийся при обжиге сернистых руд нагретый сернистый газ поступает в горячую башню Гловера. Сверху навстречу газовому потоку разбрызгивается разбавленная серная кислота («нитро- за»), содержащая нитрозилсерную кислоту. Часть сернистого газа окис- ляется в башне Гловера до серного ангидрида, который поглощается сер- ной кислотой. Выделяющиеся из нитрозилсерной кислоты окислы азота в смеси с неокисленным сернистым газом поступают последовательно в ряд камер, в которые одновременно впускают пар. В камерах сернистый газ окисляется до серного ангидрида и, соединяясь с водой, образует сер- ную кислоту. Усовершенствованные камерные установки обеспечивали непрерывность производства и круговорот окислов азота, вновь используе- мых в процессе. Контактный способ получения серной кислоты хотя и был известен •еще с первой половины XIX в. (П. Филипс, 1831 г.), однако все попытки реализовать его в промышленности существенных результатов не давали. Не удавалось долго установить причины, тормозящие каталитический эффект окисления сернистого газа. Принцип контактного способа производства серной кислоты состоит в пропускании обжигового сернистого газа в смеси с воздухом через ка- тализатор. В результате окисления сернистого газа образуется серный ангидрид, который затем поглощается водой, содержащейся в разбавлен- ной серной кислоте. Контактный процесс позволяет получать серную кис- лоту любой концентрации, а также олеум — раствор серного ангидрида в безводной серной кислоте (дымящая серная кислота). Возможность по- лучения с помощью контактного процесса крепкой серной кислоты — лажное преимущество этого способа по сравнению с камерным способом. Разработка и внедрение в промышленность контактного способа по- лучения серной кислоты является крупнейшим научно-техническим до- стижением рассматриваемого периода. Над его осуществлением упорно работали десятки лет ученые и инженеры многих стран, пытаясь поставить процесс на широкую практическую основу. 1875 год был в этом отношении примечательным благодаря классическим работам немецкого ученого К. А. Винклера, положившего начало раз- 154
Глава VI. Развитие химической технологии витию промышленного контактного процесса. Винклер получал концен- трированную серную кислоту взаимодействием смеси сернистого газа и кислорода в присутствии катализатора — платинированного асбеста. Кроме платинированного асбеста, он предложил в качестве катализаторов также и окиси металлов, отмечая, что контактный процесс может удасть- ся только тогда, когда контактное вещество будет иметь возможно боль- шую поверхность. В качестве «носителей» платины Винклер предлагал применять стеклянную вату и кизельгур — тонкопористую, легкую гор- ную породу — и некоторые другие материалы [14, с. 14—16]. Однако сле- дует иметь в виду, что сам факт применения платины в качестве катали- затора не является приоритетом Винклера. Платина для этих целей была предложена еще в 1831 г. П. Филипсом. Интересно, что в своих опытах по получению олеума К. А. Винклер воспользовался известным свойством обыкновенной концентрированной серной кислоты разлагаться при сильном нагревании на сернистый газ, кислород и пар. Пар удаляли поглощением крепкой серной кислотой, а оставшуюся сухую смесь сернистого газа и кислорода пропускали над пла- тинированным асбестом, нагретым «до умеренного красного каления». Таким образом в серный ангидрид переводилось 73,7 % от всей употреблен- ной кислоты. Эти опыты Винклер и предлагал воспроизвести в большом масштабе. В то время когда стоимость олеума была очень высокой, способ Винклера, дававший более 70 % выхода серного ангидрида, считался весьма хорошим, что и служило поводом к его использованию в промышленности. В Германии возник ряд заводов для получения олеума по способу Винк- лера. При этом делались неустанные попытки усовершенствовать этот способ, а именно преодолеть технические трудности, обусловленные не- обходимостью вести процесс разложения серной кислоты на сернистый газ, кислород и воду при очень высоких температурных условиях, приводив- ших к быстрому разрушению технологической аппаратуры. Последующие исследования и практические наблюдения химиков и спе- циалистов показали, что этот способ весьма труден, экономически не всег- да выгоден. Было найдено, что предусмотренное способом Винклера получение смеси, состоящей из двух объемов сернистого ангидрида и од- ного объема кислорода, необоснованно и даже вредно. Точка зрения Винк- лера о необходимости иметь стехиометрическую смесь в указанных соот- ношениях объемов реагирующих газов не оправдалась. Здесь не был учтен •один из основополагающих законов химии, определяющий основные поло- жения теории химического равновесия,— закон действующих масс, откры- тый К. М. Гульдбергом и П. Вааге в 1864—1867 гг. Позже Винклер сам пришел к тому же выводу. Несмотря на это, способ Винклера продолжали применять в Германии ив некотрых других странах в конце XIX в. Представляют интерес сведе- ния профессора Г. Лунге о фабриках, работавших в то время по способу Винклера. Серную кислоту разлагали на сернистый газ, кислород и воду в вертикальных глиняных глазурованных ретортах (изготовленных из смеси 3 частей шамотных обломков размером с горошину с одной частью бельгийской огнеупорной глины). «Реторты находились все в огне и имели вверху и внизу гидравлические запоры для наполнения реторты кислотою и проч. Плотность этих запоров достигалась заливкой их расплавленным стеклом. В первой реторте стоял цилиндр, в который вливалась серная ки- 155
Глава VI. Развитие химической технологии слота из платиновой трубочки, так, что серная кислота таким образом со- вершенно не касалась стенок реторты; в этом цилиндре происходило испа- рение и частью разложение этих образовавшихся паров кислоты в кольце- образном пространстве между цилиндром и ретортой, вполне же — во второй реторте, в которую поступали уже газы. Трубопроводом служила двойная коленчатая труба, которая своими вертикальными коленами прохо- дила через нижние неподвижные днища обеих реторт, а горизонтальная часть трубы, находясь среди огня, вела от одной реторты к другой. Из вто- рой реторты газы шли вверх в конденсатор для осаждения большей части воды, затем в сушильную башню и в контактный аппарат, состоящий ив чугунных реторт, наполненных проволочными сетками, на которых лежал платинированный асбест» [14, с. 23—24]. Большую роль в развитии контактного способа получения серной ки- слоты сыграла Баденская анилиновая и содовая фабрика (БАСФ) в Люд- вигсгафене, впервые запатентовавшая свой способ в 1898 г. в Германии, Англии, Франции, Бельгии, Америке, а в 1901 г. в России. Разработка контактного способа на этой фабрике осуществлялась под руководством талантливого немецкого инженера Р. Книтча, который в результате много- летней упорной работы сумел преодолеть многие технологические затрудне- ния и вывести новый процесс на широкую промышленную дорогу. Р. Книтч своими оригинальными опытами доказал, что для успешного осуществле- ния контактного процесса необходима очистка газов. Им установлен эффект «отравления» катализатора некоторыми примесями, из которых наиболее вреден мышьяк. Баденская фабрика получила много патентов в различных странах мира, в том числе — на приспособления и аппараты для охлаждения газа, очищения газов, на контактные аппараты, контактную массу и способы ее регенерации, на способы поглощения ангидрида серной кислотой и др. О динамике роста выпуска серной кислоты контактным способом на Баденской фабрике свидетельствуют следующие данные: за период с 1888 по 1900 г. производство серного ангидрида возросло с 18,5 до 116 тыс. т, т. е. более чем в 6 раз [14, с. 100]. В России начало контактному производству олеума было положено на Тентелевском химическом заводе в Петербурге. В конце XIX в. здесь был установлен первый пробный контактный аппарат для переработки в олеум серного колчедана, а в 1903 г. — промышленная установка. В 1913 г. Тентелевский завод уже имел шесть действующих контактных систем, каждая производительностью около 5 тыс. т серной кислоты в год. Разработанная на Тентелевском химическом заводе контактная систе- ма отличалась высокими технико-экономическими данными. Она не только могла конкурировать с разработанной впервые на Баденской анилиновой и содовой фабрике в Германии действующей системой, но и в некоторых отношениях превосходила ее. Контактная система Тентелевского завода получила широкое распространение не только в России, но и за рубежом— в Германии, США, Англии, Японии, Швеции, Франции, Румынии, Италии, Норвегии. В 1916 г. за рубежом работало 30 тентелевских систем. Контактные тентелевские системы были установлены в 1905 г. па за- воде Нобеля в Баку для обеспечения серной кислотой нужд нефтеперера- батывающих предприятий. Пять тентелевских систем начали работать в 1910 г. на заводах П. К. Ушкова (три около Самары и две — в Казани). 156
Глава VI. Развитие химической технологии По одной тентелевск ой контактной системе было в 1911 г. на заводе Эрлиха в Риге, одна в Москве и четыре на двух заводах взрывчатых веществ [36, с. 207]. Кроме того, в России на ряде заводов применяли контакную систему Грилло—Шредера. В период первой мировой войны в России действовало 57 сернокислотных заводов, из которых 13 производили кислоту контакт- ным способом, 6 имели контакные и камерные установки, на остальных 38 заводах — камерным способом. В условиях войны резко возрос спрос на олеум заводов взрывчатых веществ, оказавший влияние на строительство контактных установок. Так, в 1917 г. в России уже насчитывалось 48 кон- тактых систем, из которых 20 тентелевских [36, с. 208, 211]. Производство контактной серной кислоты (олеума) в России неуклонно росло. За период с 1910 по 1916 г. ее выпуск возрос с 9,2 до 84,4 тыс. т. Предполагают, что в 1917 г. производство контактой серной кислоты пре- высило 100 тыс. т. Из всей производимой в 1917 г. в России серной кислоты на долю контактной приходилось около 25% [36, с. 207]. В мировой сернокислотной промышленности к концу второго десяти- летия XX в. опережающее развитие получил контактный способ, однако камерным способом производили еще более половины серной кислоты, 4. РАЗРЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИКСАЦИИ АЗОТА ВОЗДУХА Достижения химии и химической технологии конца XIX — начала XX в. неразрывно связаны с разработкой методов и способов фиксации азота воздуха. Производство азотной кислоты, взрывчатых веществ, азотных удобрений, синтез новых органических соединений и различных химичес- ких продуктов в значительной степени определили направленность и темпы развития химической промышленности. В 70—80-х годах XIX в. в Германии возникает мощная отрасль гор- ной и химической промышленности — калийная. Вплоть до первой миро- вой войны Германия была монополистом в этой области, снабжая калийными удобрениями почти все страны мира. Примерно в это же время быстро развивается промышленность азотных удобрений на основе главным образом открытых еще в начале XIX в. огромных месторождений натриевой селитры в Чили. Чилийскую селитру широко экспортировали во многие страны мира как сырье для производ- ства азотной кислоты, взрывчатых веществ, азотнокислых солей. В каче- стве азотного удобрения чилийскую селитру начали широко применять с 80—90-х годов XIX в. Мировая добыча селитры быстро возрастала в нача- ле текущего столетия, достигнув в 1913 г. 2600 тыс. т и в 1917 г. 3000 тыс. т [37, с. 43; 38, с. 307]. Под влиянием прогнозов некоторых ученых, утверждавших о скором истощении запасов чилийской селитры, в разных странах развернулись усиленные поиски методов получения азотных соединений. Вначале внимание было обращено на коксохимические производства. Известно, что в каменном угле содержится'до 1—2 % азота, главным об- разом в виде аммиака. 157
Глава VI. Развитие химической технологии На наиболее совершенных предприятиях делались попытки утилизи- ровать аммиак с коксовальных печей металлургических заводов. Однако в целом можно отметить несовершенство технических средств. В результате большая часть коксовых газов не утилизировалась и выпускалась в атмо- сферу. Было подсчитано, что при мировом годовом производстве каменного угля 150 млн. т теоретически можно было получить более 2 млн. т азота. Однако лишь Vg часть этого количества улавливалась, о чем свидетельству- ют данные по германской и американской промышленности, относящиеся к 1911—1914 гг. Получаемый с коксовых печей аммиак начали использо- вать с 70-х годов XIX в. для производства ценного удобрения — сульфата аммония, содержащего 20,5% азота [26, с. 28 1. Мировое потребление сульфата аммония возрастало чрезвычайно бы- стро, с 210 тыс. т в 1890 г. до 1300—1350 тыс. т в 1914 г. Об экономической важности проблемы утилизации азота газов коксохимических производств свидетельствует, например, тот факт, что в Германии в 1911 г. 50% азо- та, использованного для нужд сельского хозяйства, получали в результате утилизации аммиака, а остальную половину покрывали ввозом селитры из Чили [26, с. 29]. В 1918 г. в США на различных предприятиях действовало 10 тыс. мощ- ных коксовых печей с рекуперацией, где перерабатывали ежегодно де 50 млн. т каменного угля. В Германии в то время функционировало свыше 20 тыс. печей меньших размеров, перерабатывавших 41 млн. т угля, и в Англии около 10 тыс. печей, потреблявших почти 21 млн. т каменного угля. В России установки для улавливания продуктов сухой перегонки камен- ного угля были сооружены на ряде заводов Донецкого бассейна, и в пе- риод первой мировой войны это дело в России быстро развивалось [39, с. 184—185]. Производство кокса в России составляло в 1913 г. 4,4 млн. т, что давало возможность получить 9—11 тыс. т аммиака. Но действительное производство было меньше. На основе утилизации аммиака коксохимиче- ских заводов в 1913 г. у нас было получено около 15 тыс. т сульфата аммо- ния [40, с. 18]. В мировой химической промышленности отчетливо наметились тен- денции осуществления фиксации азота воздуха, интерес к которой уче- ные проявляли и ранее. Еще в 1869 г. Д. И. Менделеев поставил перед наукой задачу фиксации азота воздуха, о чем писал: «Одну из задач прикладной химии составляет отыскание технически выгодного способа получить из азота воздуха его соединения, заключающие ассимилируемый азот... Будущность сельского хозяйства много зависит от открытия подобного способа» [41, с. 362]. И действительно, как и предвидел Д. И. Менделеев, проблема связан- ного азота стала одним из ведущих направлений развития химии и химиче- ской технологии в конце XIX — начале XX в. В результате упорного труда ученых и инженеров проблема связанного азота была успешно осуществле- на в рассматриваемый период. В основу разработанной технологии были положены 3 способа фиксации азота: синтезом азотной кислоты из воздуха в злектрической дуге; связыванием атмосферного азота в электрических печах с получением азотсодержащего продукта — цианамида кальция; каталитическим синтезом аммиака из азота и водорода под высоким дав- лением. 158
Глава VI. Развитие химической технологии Фиксация азота воздуха в электрической дуге Способ фиксации азота воздуха в электрической дуге состоит в окисле- нии азота при высоких температурах. Еще в 1780 г. английский ученый Д. Пристли, пропуская электрическую искру через объем воздуха, заклю- ченный над водой, обнаружил, что объем воздуха уменьшился, а получен- ный раствор приобрел кислую реакцию. Этому явлению Пристли не дал правильного толкования. Соотечественник Пристли физик и химик Г. Кавендиш повторил в 1784 г. его опыты и показал, что окислы азота при растворении в щелоч- ном растворе образовывали соли азотной и азотистой кислот. В течении последующих 100 лет многие ученые проявляли живой инте- рес к проблеме связывания атмосферного азота (Д. Дьюар, 1880 г.; В. Крукс, 1892 г.; Д. В. Рэлей, 1895 г. и др.). В 1897 г. Д. В. Рэлей на основании опытов, проведенных в построенном им аппарате для окисления азота в сильной электрической дуге, установил выход азотной кислоты, достигавший 50 г на 1 кВт-ч. Позже подобные исследования проводили другие исследователи [39, с. 22—23; 42, с. 12—14]. К началу XX в. были достигнуты крупные успехи в области теоретиче- ского изучения и постановки экспериментально-практических работ, свя- занных с окислением атмосферного азота. Эти работы легли в основу про- мышленного способа фиксации азота воздуха в электрической дуге. Не случайно, что в конце XIX — начале XX в. на этот способ в разных странах были взяты патенты, ставившие конечной целью получение азот- ной кислоты или ее солей. Содержание и описание патентов свидетель- ствуют о том, чтов это время уже созрели научно-технические предпо- сылки для постановки способа на промышленную основу. В 1901 г. в США даже было учреждено промышленное общество «Atmo- spherie products Company» на Ниагарском водопаде. В 1902 г. здесь был построен по способу Ч. Брэдли и Д. Ловэ небольшой завод. Принцип действия аппаратов, применявшихся на предприятии этой компании, со- стоял в применении большого числа мелких дуговых разрядов. Установка работала при напряжении от 10 тыс. до 15 тыс. В и силой от 1 до 0,001 А Одновременно в установке горело 250—300 электрических дуг. Несмот- ря на различные технические усовершенствования этого способа, добить- ся экономичного выхода азотной кислоты не удалось. Общество, распо- лагавшее капиталом в 1 млн. долл., прекратило свое существование в 1904г. [42, с. 39]. Первую промышленную установку для получения азотной кислоты по способу фиксации азота воздуха в электрической дуге построили норвеж- ские ученые — профессор физики X. Биркеланд и инженер С. Эйде. Бир- келанд предложил оригинальное решение, которое дало возможность придать электрической дуге растянутую по окружности форму, что чрез- вычайно повысило эффективность окисления азота. Это решение он заим- ствовал из давно известного свойства вольтовой други отклоняться в маг- нитном поле от ее начального положения. В процессе работы установки дуга растягивается до тех пор, пока не «порвется» и не заменится новой. Такое прерывание и возникновение новой дуги в зависимости от условий может происходить с частотой от нескольких сот до 1000 раз в секунду. При соответствующей силе тока дуга, принимая форму сплошного и очень 159
Глава мI. Развитие химической технологии тонкого диска, достигала диамет- ра 1—2 м. Преимущество дискооб- разной дуги — возможность полу- чать более высокую температуру и быстро охлаждать получаемый продукт. Работы по практической разра- ботке способа Биркеланд и Эйде начали в 1903 г. в небольшой опыт- ной лаборатории (в Христиании), оборудованной аппаратом мощно- стью всего в 3 л. с. После этого опыты были переведены в создан- ную норвежским электрохимиче- ским обществом новую лаборато- рию, в которой применяли уста- новку мощностью 10—20 л. с. В процессе расширения работы в Анкерлокене был построен опыт- ный завод небольшой мощности (150 л. с.) и вслед за ним завод в Васмоэне на 1 тыс. л. с. Разрез печи X. Виркеланда и С. Эйде для На основе успешных ОПЫТНО- фиксаиии азота воздуха (Норвегия, „ * 1903—1905 гг.) промышленных испытании изобре- тений Виркеланда и Эйде в 1905 г. было построено большое предприя- тие для производства «воздушной селитры» в Ноттодене мощностью 2500 л.с. В 1907 г. промышленное общество по эксплуатации рассматриваемого спо- соба построило завод в Свельгфосе на 40 тыс. и в 1910 г.— в Руканфосе на 140 тыс. л. с. Электроэнергию для снабжения созданных заводов подава- ли с электростанций, построенных на водопадах Тин-Эльф, Свельгфос. Ноттоденский завод состоял из четырех корпусов, в которых соответст- венно располагались отделения: электрических печей с находящимися при них башнями для окисления окиси азота; поглотительных башен для полу- чения азотной кислоты; переработки азотной кислоты в кальциевую селит- РУ’> укупорки и склада готовой продукции. Завод был обурудован 4 печами но 500—700 кВт каждая. Они были включены в цепь трехфазного генерато- ра мощностью 2 тыс. кВт и напряжением 5 тыс. В. Печь была снабжена двумя медными полыми электродами, охлажда- емыми во время работы циркулирующей в них водой. Снаружи печь имела вид огромного плоского цилиндра, в центре которого в горизонтальной плоскости расположен массивный электромагнит, опирающийся на две подставки. Корпус печи — железный с шамотной набивкой, в которой были предусмотрены каналы. Через них проходил и подогревался воздух, пода- ваемый в печь вентилятором. Через печь прогонялось до 25 м3 воздуха в минуту. В процессе «сжигания» азота из печи выходила смесь воздуха с двумя объемными процентами окиси азота при температуре 1000° С. Для дальнейшей переработки окиси азота в двуокись воздушную смесь охлаждали, нагревая паровые котлы. Полученный пар использовали для выпаривания растворов конечного продукта — кальциевой селитры. Для 160
Глава VI. Развитие химической технологии дальнейшего охлаждения воздушную смесь пропускали еще через не- сколько холодильников и с температурой около 50° С подавали в окисли- тельную башню, где ее скорость значительно снижалась и большая часть окиси азота, соединяясь с кислородом, переходила в двуокись. Из окисли- тельной башни газы направлялись в поглотительные гранитные башни, наполненные кусками кварца, орошаемые сверху водой. Здесь двуокись азота растворялась с образованием азотной и азотистой кислот, которая вследствие продолжающегося процесса окисления постепенно переходила в азотную кислоту. Стекающий вниз раствор вновь направляли в верх- нюю часть поглотительной башни, где в процессе насыщения двуокисью азота повышалась его концентрация. Установка Виркеланда и Эйде позволяла поглощать до 95 % всех обра- зующихся окислов азота и превращать их в 50%-ную азотную кислоту. На конечной стадии газы промывались известковым молоком (гидрат окиси кальция), которое нейтрализовало последние остатки непоглощен- ной водою двуокиси азота. Полученную азотную кислоту в Норвегии обрабатывали известняком (карбонат кальция) и превращали таким образом в кальциевую или «воз- душную селитру». Упаренным до известной крепости раствором селитры наполняли железные бочки, где он застывал [43, с. 17—21]. В результате усиленного развития в Норвегии способа Виркеланда и Эйде эта страна начала вывозить на внешний рынок «воздушную селитру». Ее экспорт составил, т: 1905 г.— 115,14; 1906 г.— 588,68; 1907 г.— 1343,83 [42]. В 1912 г. в Норвегии суммарная мощность гидроэлектриче- ских установок, обслуживающих предприятия, производящие азотную кислоту из воздуха, составляла 400 тыс. л. с. [39, с. 183—184]. Способ фиксации азота воздуха в вольтовой дуге был использован в Германии на Баденской анилиновой и содовой фабрике. Здесь применяли электрическую печь, разработанную в 1905 г. Шенхерром и Гессбергером. Отличие этой печи состояло в том, что в ней использовали обычную вольто- ву Дугу. Она была заключена в железную трубу, через которую продува- ли воздух, предназначенный для окисления азота. Длина электрической дуги, обладавшей устойчивостью, доходила в такой печи до 7 м. Выход оки- си азота был почти в 2 раза выше по сравнению с печами Виркеланда и Эйде [42, с. 47-49]. К 1914 г. относится появление в южной Франции нескольких неболь- ших заводов, реализовавших способ производства азотной кислоты из воздуха окислением азота в пламени вольтовой дуги [39, с. 184]. Получением азотной кислотыфиксацией азота воздуха заинтересовались в России. В 1905 г. при Главном инженерном управлении военного мини- стерства была создана межведомственная Комиссия по вопросу добывания азотной кислоты окислением азота воздуха. Инициатором организации ком- миссии был заведующий химической лабораторией Николаевской ин- женерной академии А. И. Горбов. Разработкой конструкции электродуговой печи занимались А. И. Гор- бов и профессор Петербургского политехнического института В.Ф. Митке- вич (впоследствии академик). 14 мая 1906 г. Горбов дал описание печи, которую применяли для ла- бораторных опытов. Печь системы А. И. Горбова и В. Ф. Миткевича была запатентована в ряде стран, в том числе и в Норвегии. В Германии патент 11 Заказ № 727 161
Глава VI. Развитие химической технологии Схема печи А. И. Горбова и В. Ф. Митке- вича для фиксации азота воздуха (Россия, 1906) 1 и 2 — электроды, создающие вольтову дугу; з'— Цилиндрическая печь; 4 — пространство, запол- няемое водой для охлаждения; s — вольтова ду- га; в — змеевик (холодильник) для окислов азота; 7 — ввод воздуха’ в печь; в — выход из печи охлажденных окислов азота; 9 — штуцер для ввода воды, охлаждающей змеевик; 10 — штуцер для вывода воды вича 70, 88 г., в печах Биркеланда и Эйде 67, 35 г., а на Баденской анили- новой и содовой фабрике — 61, 63 г. н а 1 кВт-ч [37, с. 317]. Однако результаты замечательного почина русских новаторов в на- шей стране не были реализованы. Военное ведомство отказалось от постройки на реке Суне завода азотной кислоты по способу А. И. Горбова и В. Ф. Миткевича, считая ее «нецелесообразной». Этот вопрос обсуж- дался в Военном ведомстве длительное время [38, с. 330]. Подытоживая сказанное, можно сделать вывод, что способ фиксации азо- та воздуха в электрической дуге развивался главным образом в странах с Дешевой электрической энергией. Однако он был не единственным, и по был получен в 1906 г., а привиле- гия в России была выдана в ре- зультате волокиты только в 1908 г. Печь Горбова и Миткевича, на ко- торой они проводили в 1906 г. свои опыты, работала при напря- жении 3—4 тыс. В, мощность в среднем 550 Вт. В результате продолжавшихся работ по усовер- шенствованию конструкции печи Горбову и Миткевичу удалось под- нять ее экономичность, которая характеризовалась даже более вы- сокими показателями, чем печи Биркеланда и Эйде. Опытная печь А. И. Горбова и В. Ф. Миткевича по своим пока- зателям превосходила печи зару- бежных конструкций, о чем сви- детельствуют результаты, получен- ные при ее испытании на Сестрорец- ком заводе (1912 г.) Поэтому Комис- сия по вопросу добывания азотной кислоты окислением азота воздуха постановила: «1. Опыты на Сестро- рецком заводе могут быть законче- ны. 2. Признать тип печи доста- точно разработанным для того, чтобы перейти к заводской рабо- те, так как’выходы азотной кисло- ты не хуже, а проценты окиси азота выше, при которых работают в Норвегии и на заводе Соединен- ных ведомств Германии и Австрии в Инсбруке. 3. При разработке проекта иметь в виду как источник энергии Сунские водопады» (ныне Карельская АССР) [38, с. 317— 318]. Выход азотной кислоты до- стигал в печах Горбова и Митке- 162
Глава VI. Развитие химической технологии мере развития новых, экономически более выгодных способов, особенно способа каталитического окисления аммиака, он потерял свое первона- чальное значение. Цианамидный способ связывания свободного азота Развитию цианамидного процесса связывания азота воздуха, получив- шего широкое практическое применение в начале текущего столетия, пред- шествовал так называемый цианидный метод связывания азота х. В 1775 г. шведский химик К. Шееле открыл самую первую из известных нам реакций, с помощью которой свободный азот был связан в виде щелочно- го цианида (цианистого натрия), полученного нагреванием углекислого натрия и угля при доступе воздуха. В последующие годы над цианидным методом работали ученые раз- ных стран. Так, в 1828 г. Р. Дефосс получил цианистый калий, пропуская азот через накаленную докрасна смесь угля и поташа в железной трубке. В 1839 г. Л. Томпсон открыл эффект ускорения этой реакции, прибавляя к реагирующей смеси тонко размельченное железо. На основе указанного способа в 1842 г. во Франции была построена первая установка по про- изводству цианистого калия [44]. Исследования цианидного процесса продолжались вплоть до конца XIX в. В результате к этому времени наибольшее практическое распростра- нение получило производство цианидов щелочноземельных металлов (на- пример, цианида бария), а не более дорогих щелочных металлов, с кото- рых и началось развитие этого процесса. В 90-х годах XIX в. цианидный способ был заменен цианамидным спо- собом связывания свободного азота. По существу, цианидный способ и привел к нему исследователей. Произошла своего рода трансформация цианидного способа в цианамидный, начало которому было положено работами немецких химиков Адольфа Франка и Н. Каро. Изучая цианид- ный способ, они высказали в 1895 г. предположение, что, кроме цианидов, в качестве промежуточных продуктов могут образовываться и карбиды. В результате исследований ученые убедились в справедливости своего предположения. При непосредственной обработке азотом карбидов ще- лочноземельных металлов образуются и цианиды, и цианамиды, соотноше- ние которых определяется условиями реакции. В 1901 г. Альберт Франк (сын Адольфа Франка) высказал предположе- ние о целесообразности использовать цианамид кальция, содержащий 20 % связанного азота, в качестве удобрения. Его предположения оправдались и дали хорошие результаты. Цианамид кальция при действии пара легко разлагается на аммиак и углекислый кальций. В почве он медленно разла- гается с образованием солей аммония — ценных удобрений, содержащих связанный азот. Технология получения цианамида кальция по способу Франка—Каро сводится к пропусканию струи азота над нагреваемым до температуры 1000° С карбидом кальция. 1 Цианиды — соли синильной кислоты HCN(H—C=N). Цианиды щелочных металлов MeCN и щелочноземельных металлов Me(CN)2, (Me— металл). Цианамиды — соли амида циановой кислоты (цианамида) H2CN2(H2N—C=N). 163 11*
Глава VI. Развитие химической технологии Первый большой завод цианамида кальция был построен в Италии в 1906 г. К началу первой мировой войны производство цианамида каль- ция было внедрено уже в 9 странах Европы, Америки и Азии, в том чис- ле в Германии, Италии, Франции, Швейцарии, Норвегии, Канаде, Японии и др. К концу второго десятилетия текущего столетия цианимид кальция производился на 14 заводах, из которых три функционировали в Герма- нии, по два завода — в Норвегии, Швеции и Италии, по одному — во Франции, Швейцарии, Австрии, Японии и Канаде [26, с. 30]. Мировое производство цианамида кальция, или «известкового азота», как часто называли этот продукт, росло чрезвычайно быстро и составляло [45, с. 147], т: Год Год Год 1906 . . . 500 1910 . . 30 000 1913 . . . 153 000 1907 . . . 2 500 1911 . . 52 000 1914 . . .208 000 1908 . . . 8300 1912 . . 95 000 1916 . . . 209 000 1909 . . . 16 000 В 1921 г. мировое производство цианамида кальция достигло 500 тыс. т в год. Но затем строительство новых заводов почти прекратилось, так как преобладающее значение получил более прогрессивный метод промыш- ленного производства аммиака — синтез аммиака из азота и водорода. В дореволюционной России производство цианамида кальция от- сутствовало. Это ценное химическое удобрение, которое, кроме того, было важным полуфабрикатом для различных отраслей химической промышлен- ности (производство цианистых соединений, необходимых в золотопромыш- ленности, аммиака, карбамида и многих фармацевтических и других пре- паратов), ввозили в нашу страну. Производство цианамида кальция было создано у нас уже после Великой Октябрьской революции [45, с. 148]. Цианамид кальция как ценное химическое удобрение не потерял своего значения до сих пор. Технический продукт по внешнему виду представляет темно-серый порошок, состоящий из смеси собственно цианамида кальция (60%) и свободного углерода. Содержание азота в нем колеблется от 18 до 20%. Кроме указанных способов связывания атмосферного азота, следует упомянуть нитридный метод. Он основан на свойстве азота непосредствен- но соединяться со многими химическими элементами — литием, кальцием, магнием, алюминием, кремнием, бором, титаном и др. Получающиеся при этом нитриды разлагаются водой с выделением аммиака. В технике рас- сматриваемого периода применяли нитрид алюминия (A1N). Его изготов- ляли не из чистого алюминия, стоимость которого в конце XIX — нача- ле XX в. была высокой, а из алюминиевой руды — боксита. Для этого смесь алюминиевой руды с углем нагревали до 1600—1800° С при одно- временном пропускании азота (способ Серпека) [40, с. 26—27]. Каталитический синтез аммиака Каталитический синтез аммиака из исходных азота и водорода является выдающимся достижением химической науки и промышленности начала XX в. К этому времени было накоплено очень много сведений о реакции 164
Глава VI. Развитие химической технологии синтеза аммиака. Интерес к синтезу аммиака особенно проявился после установления в 1784—1785 гг. французским химиком К. Л. Бертолле хи- мического состава аммиака. Это открытие имело важное значение, так как до этого считалось, что в состав аммиака, кроме азота и водорода, вхо- дит также и кислород. Однако продолжавшиеся на протяжении всего XIX столетия попытки ученых реализовать идею синтеза аммиака не давали положительных ре- зультатов вплоть до начала XX в. Огромное значение имели успехи физи- ческой химии, в результате которых были получены важные результаты, связанные с изучением химического равновесия и кинетики химических реакций. Особенно значительна роль А. Ле Шателье, сформулировавшего прин- цип смещения подвижного равновесия, который лег в основу теоретического обоснования синтеза аммиака. В 1900 г. ученый начал работы в области синтеза аммиака и в 1901 г. запатентовал изобретение, сформулировав в нем основные химико-физические условия получения аммиака из азота и водорода. Возможность протекания процесса обеспечивалась соответ- ствующим давлением и присутствием контактных веществ — платиновой губки и железа. Кроме того, А. Ле Шателье предложил использовать для этих целей взрыв с помощью электрической искры, дающий очень высо- кие давления. Ле Шателье не смог практически осуществить синтез аммиа- ка, но, сознательно используя в своих экспериментах высокое давление, впервые дал правильное теоретическое обоснование процессу и по праву считается его родоначальником. Над реализацией процесса работал также В. Оствальд и ряд других ученых. ' Но наибольший вклад в осуществление синтеза аммиака внесли немец- кие ученые Ф. Габер и В. Нернст, исследовавшие процессы термодинамики газовых реакций. Изучение вопроса, связанного с синтезом аммиака, было начато Ф. Габером в 1904—1905 гг. и в 1906—1907 гг. — В. Нернстом. В. Нернст, определив тепловой эффект реакции, а также теплоемкости ве- ществ при различных температурах, способствовал практическому осуще- ствлению синтеза аммиака. В 1904—1905 гг. Ф. Габер изучает состояние равновесия аммиака, про- водит первые исследования. Работы велись при атмосферном давлении и какого-либо практического выхода не дали. С 1907 г. Ф. Габер расширяет исследования. Он опровергает существовавшую до этого времени точку зрения о реакционной инертности азота при низких температурах, пока- зав, что при необходимых давлениях синтез может быть осуществлен в промышленном варианте. В это время он проводит эксперименты при давле- нии от 30 до 200 ат в широком температурном интервале (до 1000° С), подбирает эффективные катализаторы. В 1908 г. опытами Ф. Габера и Р. Ле Россиньоля было установлено, что наилучшие результаты выхода аммиака (9—11%) получаются при урановом и осмиевом катализаторах [46]. Первый аппарат высокого давления для химических реакций был по- строен Ф. Габером в его лаборатории в Карлсруэ. Аппарат состоял из уз- лов, в основном характерных для установок высокого давления: печи для синтеза; насоса, обеспечивающего циркуляцию газа; аппаратуры, позво- ляющей отделять продукты реакции, не снижая давления исходной газо- вой смеси. 165
Глава VI. Развитие химической технологии Схема установки Ф. Габера для синтеза аммиака (1909 г.) 2 — подвод газовой смеси под давлением посредством циркулярного насоса; 2 — очистка от следов кислорода; з — осушитель; 4 — пространство, заполненное катализатором; 5 — трубка для вырав- нивания давления; в — термоэлемент; 7 — электронедогрев; 8 — отбор газа, содержащего аммиак: 9 — конденсатор; 10 — выделение жидкого аммиака; 11 — возвращение газа под высоким давлением в циркуляционный насос В 1909 г. Ф. Габер на лабораторной установке в Карлсруэ впервые по- лучает синтетический аммиак. В 1909 г. Ф. Габеру был выдан патент на синтез аммиака из элементов под высоким давлением. G этого времени ра- бота по синтезу аммиака из лаборатории в Карлсруэ переносится на Ба- денскою анилиновую и содовую фабрику, где к работам подключается ин- женер К. Бош [47]. К. Бош поставил задачу создать из небольшой лабораторной установки промышленный агрегат. В октябре 1910 г. К. Бош с инженерным персона- лом Баденской анилиновой и содовой фабрики разработал оригинальный контактный аппарат. В начале 1911 г. на сконструированной установке стали регулярно получать синтетический аммиак и за год произвели около 11т аммиака. В 1912 г. при Баденской анилиновой и содовой фабрике создается спе- циальный азотный отдел, который возглавил К. Бош. Установленную здесь модельную печь увеличили в длину до 4 м, в результате чего в печь вводили 30 кг контактной массы. Ежедневно изготовляли при давлении 150—200 ат до 1000 кг аммиака. К 23 июля 1913 г. эта первая в мире опыт- но-промышленная установка, работающая под высоким давлением, выдала в общей сложности 1 млн. кг аммиака. 166
Глава VI. Развитие химической технологии Наряду с действующей установкой в г. Оппау в Германии в 1913 г. построили первый в мире завод синтетического аммиака, который выпу- скал до 10 тыс. кг аммиака ежедневно. Завод расширялся и уже в 1914 г. приступили к строительству второй очереди. Мощность завода в Оппау росла чрезвычайно быстро, о чем свидетель- ствуют данные ежедневного производства аммиака, составившего в авгус- те 1915 г. 30 т, сентябре — 40 т, октябре — 50 т, ноябре — 75 т; в январе 1916 г.— 100 т, июле — 200 т. В декабре 1917 г. завод производил 7133 т аммиака. По отзывам современников завод синтетического аммиака по мощности оборудования, его грандиозным размерам может соперничать лишь с крупным металлургическим предприятием. Завод в Оппау был оборудо- ван комплексом различных машин и аппаратов, в том числе: печами для производства водяного и генераторного газов (первый служил сырьем для получения водорода, второй — топливом для привода двигателей); машинами Линде для выделения водорода из водяного газа и азота из воздуха; турмами для промывания водорода с целью очистки от угле- кислого газа, сероводорода и других примесей; компрессорами для сжатия газов; печами, в которых смесь азота с водородом под давлением и при соответствующей температуре циркулировала через катализатор, давая аммиак, вымываемый водой по мере его образования. Полученный гидрат окиси аммония затем стекал в колонны. Здесь он нагревался для выделения из него аммиака, который направлялся в поглотительные аппа- раты, содержащие насыщенный раствор сульфата аммония, подкисленно- го серной кислотой. В результате реакции нейтрализации этой серной ки- слоты поступающим аммиаком выделялось значительное количество тепла, раствор частично упаривался и часть образующегося при этом сульфата аммония выпадала в осадок. Его отфильтровывали и центрифугировали, а к оставшемуся раствору вновь добавляли необходимое количество серной кислоты. Полученная после центрифугирования белая соль (сульфат аммо- ния) с содержанием около 1,5% воды поступала в продажу [43, с. 29—30]. Производство сульфата аммония на заводе в Оппау к концу 1915 г. составляло 150 тыс. т. В 1915 и 1917 гг. завод в Оппау подвергся авиационным бомбардировкам и был сильно разрушен. В связи с этим, а также в результате всевозра- ставшего спроса военной промышленности Германии на связанный азот в этой стране началось строительство еще более мощного завода синтетиче- ского аммиака в Лейне близ Мерзебурга. 27 апреля 1917 г. это предприятие выдало первый аммиак. Производство обоих заводов достигло 300 тыс. т связанного азота в год (или 1,5 млн. т сульфата аммония). Видные ученые и экономисты того времени отмечали, что если бы Гер- мания не обеспечила себя в годы первой мировой войны производством свя- занного азота, необходимого для получения взрывчатых веществ (имеется в виду способ Габера и Боша), она проиграла бы войну в первые же месяцы. Форсированное развитие германской аммиачной промышленности в ог- ромной мере было вызвано тем, что эта страна, развязавшая мировую войну, лишилась традиционного рынка получения привозной чилийской се- литры. Накануне первой мировой войны Германия ввозила не менее 800 тыс. т селитры в год. К. Бош в этой связи говорил: «Азотная промышлен- ность благодаря войне была направлена по особому пути, и ее развитие 167
Глава VI. Развитие химической технологии значительно ускорилось. Она играет сейчас исключительно огромную роль не только внутри страны, но и вне ее — в международной политике» [47]. В рассматриваемый период производство синтетического аммиака было создано также во Франции. При давлении в 1000 атм выход аммиака на французских заводах достигал 25% от исходной смеси [39, с. 188]. Академик В. Н. Ипатьев, анализируя причины столь стремительного прогресса аммиачной промышленности на основе каталитического синтеза аммиака, отмечал, что важное преимущество этого метода — сравни- тельно незначительные затраты энергии, необходимой для осуществления процесса. По его данным, «для синтеза аммиака из элементов требуется около 7 тонн топлива, кокса или угля, для образования необходимого во- дорода и того тепла, которое будет необходимо для связывания одной тон- ны азота в виде аммиака, включая сюда и процессы добывания из воздуха этого азота. Переводя затраченное топливо в единицы силы, мы получим, что 1 киловатт-час свяжет 830 кг азота, между тем как при цианамидном способе мы получим 380 кг, а при дуговом — 130 кг связанного азота» [48, с. 3]. Передовые русские ученые придавали большое значение каталитиче- скому синтезу аммиака. В Артиллерийской академии была разработана лабораторная установка, на которой исследовали влияние различных ка- тализаторов на смесь азота и водорода с целью выявления наиболее выгод- ных условий синтеза аммиака [48, с. 9]. Получение азотной кислоты каталитическим окислением аммиака Изобретение метода получения азотной кислоты каталитическим оки- слением аммиака является одним из крупнейших достижений химии на- чала XX в. Разработанный в 1913 г. Ф. Габером и К. Бошем промышленный способ получения аммиака из азота и водорода создал, по существу, неограничен- ные возможности производства азотной кислоты. Сущность каталитического окисления аммиака кислородом воздуха со- стоит в пропускании смеси аммиака с воздухом над нагретым до 750° С катализатором. При определенном составе смеси аммиак почти полностью окисляется до окиси азота. Образовавшаяся окись азота легко переходит в двуокись азота, которая с водой в присутствии кислорода воздуха об- разует азотную кислоту. Форсирование исследований в области синтеза азотной кислоты из аммиака имело место в годы первой мировой войны. Большинство промышленно развитых стран мира, втянутых в войну, лишились импорта чилийской селитры, служащей основным сырьем для производства азот- ной кислоты, и вынуждены были искать ее заменителей. Таким заменителем стал аммиак. Ни один из известных способов полу- чения азотной кислоты, в том числе и традиционный, основанный на реак- ции обменного разложения нитрата натрия (чилийская селитра) серной ки- слотой, и описанный выше новый метод фиксации азота в вольтовой дуге, по эффективности и экономичности не могли конкурировать со способом каталитического окисления аммиака кислородом воздуха. 168
Глава VI. Развитие химической технологии Еще в начале XIX в. было установлено, что аммиак можно окислять до окиси азота с последующим превращением ее в азотную кислоту. Полу- чению азотной кислоты этим методом предшествовали исследования фран- цузского ученого Ф. Кюльмана, начатые в 1838 г. Ученый пропускал ток газообразного смешанного с воздухом аммиака при 300° С через стеклянную трубку, содержащую платину. При зтом выделялись пары азотной кислоты. Кюльман писал: «Хотя при современных условиях превращение аммиака в азотную кислоту при помощи Pt-губки и воздуха не представляет доста- точных выгод, но могут наступить времена, когда это превращение сдела- ется возможным и с экономической точки зрения» [49, с. 290]. Во второй половине XIX в. опыты по каталитическому окислению аммиака проводили X. Ф. Шенбейн, Д. Эшби, Д. Тэттль, Э. Пелиго, Т. Пелуз, Л. Жилле и некоторые другие. Появляются также и первые патенты. Так, был изве- стен патент Т. дю-Мотэ 1871 г.: аммиак пропускали с двойным количеством воздуха при 300 и 500° G в присутствии манганата натрия. Однако азот- ная кислота, изготовленная таким способом, была не дешевле получаемой из импортируемой селитры. Немецкий ученый А. Митташ писал: «На той ступени развития, которой достигло окисление аммиака в середине 70-х годов XIX в., оно осталось без изменения в течение многих десятилетий» [50, с. 141; 51]. Промышленное осуществление каталитического окисления аммиака для получения азотной кислоты связано с именем В. Оствальда. Начиная с 1900 г. В. Оствальд и его сотрудник Э. Брауер исследовали каталитичес- кое окисление аммиака. Они считали этот процесс состоящим из двух ре- акций. В 1902 г. Оствальд взял несколько патентов на получение азотной кислоты каталитическим окислением аммиака [52]. Катализаторами служи- ли платина, оксиды свинца, марганца, серебра, меди, железа, хрома, ни- келя и кобальта. Была также разработана установка для каталитичес- кого окисления аммиака, в которой поступающий газ предварительно по- догревался теплом отходящих газов. При пуске установки катализатор доводили до температуры, необходимой для начала реакции (чуть выше 300°), затем температура поддерживалась высокой из-за теплоты самой реак- ции. Первая промышленная установка была пущена в Лотрингене в 1908 г. Катализатором была платиновая сетка. Уже в 1908 г. новым методом было произведено 695 т нитрата аммония, в 1909 г.— 1081 т, в 1910 г. — 1237 т, в 1911 г. — 1495 т. В 1913 г. способ Оствальда—Брауера шагнул за пределы Германии. В России технология получения азотной кислоты контактным окисле- нием аммиака была разработана самостоятельно русскими специалистами. Созданный в начале первой мировой войны в Юзовке (Донбасс) крупный завод азотной кислоты из аммиака по технике оборудования был в то время лучшим в мире [40, с. 18]. Исследования методов каталитического окисления аммиака начались в Петроградском технологическом институте в первые месяцы войны при непосредственном участии талантливого инженера И. И. Андреева. Работы поддерживались Военным ведомством. После завершения опытных ра- бот по инициативе И. И. Андреева было выдвинуто предложение, поддер- жанное председателем Комиссии по заготовке взрывчатых веществ акаде- миком В. Н. Ипатьевым, о постройке опытного завода азотной кислоты. Такой завод решили построить в Макеевке, используя аммиак коксо- 169
Глава VI. Развитие химической технологии Общий вид опытного завода в Макеевке (Россия, 1317 г.) вого производства. В качестве побочных продуктов здесь в больших коли- чествах получали аммиачную воду, в которой аммиак находился преиму- щественно в связанном состоянии, т. е. в виде солей аммония, и в неболь- ших количествах в свободном виде. Сооружением опытного завода занимались инженеры А. К. Колосов и П. В. Кочуков, которым было поручено реализовать разработанный в Центральной научно-технической лаборатории Военного ведомства под руководством И. И. Андреева проект производства азотной кислоты из аммиака. Строительство завода велось быстрыми темпами, и в 1915 г. предприятие вступило в строй [53, с. 16]. Была выполнена обширная программа исследований, включающая разработку оригинальной системы контактных аппаратов, подбор наибо- лее эффективных катализаторов, очистку аммиака от примесей, изуче- ние методов разложения нелетучих аммониевых солей с целью выделения из них газообразного аммиака, и т. п. Опытно-промышленная установка позволяла вести процесс окисления аммиака непрерывно с выходом до 95% азотной кислоты. Технико-экономические показатели опытного завода оказались на- столько высокими, что было принято решение о строительстве уже 170
Глава VI. Развитие тимической технологии упоминавшегося крупного завода в Юзовке производительностью до 600 тыс. пудов 50 %-ной азотной кислоты в год [36, с. 230; 45, с. 143]. В районе Юзовки располагались крупные коксовые заводы, которые могли дать достаточно много аммиака для нового предприятия. Завод проектировал инженер Н. М. Кулепетов при консультативном участии II. И. Андреева. Предприятие было заложено в начале 1916 г. и через 11 месяцев пущено в ход, правда пока лишь на 1/3 установленной мощности [36, с. 230; 45, с. 144]. Сырьем для производства азотной кислоты служил нашатырный спирт, получаемый с коксохимических производств. Практические испытания подтвердили справедливость блестящего технологического решения — использовать в качестве сырья нашатырный спирт. Впервые катализато- ром для окисления аммиака здесь служили платиновые сетки, изготов- ленные на Тентелевском химическом заводе в Петрограде [39, с. 189]. Выход азотной кислоты колебался от 93 До 94%, в то время как на зарубеж- ных заводах он не превышал 92%. Контактные аппараты с платиновыми сетками работали в течение 6 мес. без «затуханий». Один контактный аппарат давал в час 16 кг 33 %-ной азотной кислоты [36, с. 230]. В общих чертах устройство и работа Юзовского завода сводится к сле- дующему. Нашатырный спирт, содержащий в среднем 22% аммиака, на- гревали в колонных аппаратах для выделения газообразного аммиака, ко- торый после просушивания собирали в газгольдере над слоем масла. Из газгольдера аммиак перекачивали в аппараты для смешения с подо- гретым до 150 °C воздухом. После этого смесь поступала в контактные аппа- раты (числом 42), оснащенные платиновыми сетками. Образующиеся в кон- тактных аппаратах окислы азота в смеси с водяными парами избытком воздуха охлаждали в алюминиевых змеевиках. Затем смесь направляли в окислительные и поглотительные башни, изготовленные из местного гра- нита. Для конденсации азотной кислоты служили большие ящики из ба- зальтовых плит, доставленных с Кавказа [39, с. 189]. После пуска завода, давшего прекрасные результаты, строительная комиссия по просьбе английского правительства безвозмездно передала, в порядке союзнических взаимоотношений, все чертежи и описание пред- приятия Британской комиссии азотных продуктов [45, с. 144]. Насколько удачно были решены технические и технологические вопросы, положенные в основу производства Юзовского завода, указывает следую- щий любопытный факт, описанный академиком В. Н. Ипатьевым. Когда проект завода был закончен, три иностранных инженера, имевших концес- сии во Франции и Италии, предложили свой проект. По договоренности они имели возможность познакомиться с проектом русских специалистов, так же как и наши инженеры могли познакомиться с проектом своих за- рубежных коллег. «Каково же было удивление иностранных инженеров, когда они увидели наш проект вполне удовлетворяющим их высоким тре- бованиям и даже нашли для себя некоторые интересные детали; само собой разумеется, что все переговоры после этого были закончены» [36, С. 230-231; 54, с. 35]. На базе Юзовского завода синтетической азотной кислоты были построе- ны крупные по тому времени цехи: аммиачной селитры, натриевой селит- ры и других продуктов, сыгравших немаловажную роль в обеспечении оте- чественной военной и химической промышленности сырьем [55, с. 38—44]. 171
Глава VI. Развитие химической технологии [5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЕДКОГО НАТРА. СИНТЕЗ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ Состояние химических способов производства хлора С развитием промышленности непрерывно повышался спрос на хлор, используемый для получения различных хлорсодержащих соединений. Основной способ получения хлора многие годы был основан на взаимодей- ствии соляной кислоты с двуокисью марганца (пиролюзитом). Таким путем хлор был впервые получен в 1774 г. шведским химиком К. В. Шееле. Однако этот способ был весьма дорогим из-за дефицита соляной кислоты и пиролюзита. Положение резко изменилось в 60-х годах XIX в. в резуль- тате технологических решений утилизации в леблановском содовом про- цессе хлористого водорода и эффективной переработки его на хлор. В усло- виях огромных масштабов леблановского содового производства боль- шие количества хлористого водорода, выбрасываемые в атмосферу, стали отравлять окружающую среду и вызывать протесты населения. Некото- рые заводы даже приходилось закрывать и переносить в районы, отдален- ные от населенных мест. Особенно остро эта проблема стояла в Англии. Не случайно, что именно в этой стране в 1863 г. был издан специальный закон («Alkali Act»), запрещающий выброс в атмосферу газов, содержа- щих свыше 5% хлористого водорода. Это правительственное постановление поставило в весьма трудное положение фабрикантов, но в то же время под- толкнуло их к изысканию эффективных технических способов улавливания и использования хлористого водорода. Уже в 1866 г. английский химик В. Вельдон взял патент на способ пе- реработки хлористого водорода на хлор с целью использования его для производства белильной извести [56, с. 36; 57, с. 32]. В. Вельдон предложил изготовлять хлор, используя уже известную ранее химическую реакцию взаимодействия соляной кислоты и двуокиси марганца. Однако в схему было введено новшество, позволившее осущест- влять регенерацию двуокиси марганца из хлористого марганца, образую- щегося в процессе взаимодействия с соляной кислотой. По имеющимся данным, расходы на регенерацию двуокисимарганца непревышалив 1871 г. 25% стоимости равного количества природного пиролюзита [25, с. 65]. Второй способ был предложен Г. Диконом, запатентовавшим его в Англии в 1868 г. Способ состоял в получении хлора контактным окислением хлористого водорода кислородом воздуха. Катализатором служила серно- кислая медь, нанесенная на битый [кирпич. Способ Г. Дикона обеспечивал несколько больший выход хлора по сравнению со способом В. Вельдона, но, несмотря на это, не мог его вытеснить. Это объясняется более простой конструкцией аппаратуры в процессе Вельдона и более высокой концен- трацией получаемого хлора. Так, по способу Вельдона получали хлор кон- центрации до 95%, в то время как по способу Дикона концентрация хлора не превышала 14% [56, 57, с. 33]. Оба способа положили начало крупнейшей отрасли химической промы- шленности — производству хлора и хлорных продуктов. Неразрывно свя- 172
Глава VI. Развитие химической технологии занные с леблановским содовым процессом, они «продлили век» лебланов- ского производства и способствовали развитию содовой промышленности. Монопольное положение способа Вельдона и Дикона в хлорном производ- стве продолжалось до появления в 90-х годах XIX в. нового электрохими- ческого способа получения хлора из хлористых соединений щелочных ме- таллов (калия и натрия). Эти способы применяли в ряде стран и в первые годы текущего столетия. Так, по способу Вельдона работало 7 заводов в Англии, Германии, Франции, Бельгии и России. Способ Дикона использо- вали в это время на 6 заводах, в том числе: в Германии — на двух, во Фран- ции — на двух, в Бельгии — на одном заводе [58, с. 84]. Небезынтересно отметить, что в 1903 г. на большом химическом заводе в Ауссиге (Австрия), где существовало производство электролитического хлора, одновременно применяли и процесс Вельдона [58, с. 83]. В России хлор получали по способу Вельдона. Первым заводом, внед- рившим в 1888 г. этот процесс, был химический завод Ушкова, построенный в 1868 г. Кроме того, по способу Вельдона работал также Константинов- ский завод (с 1910 г.), но в 1917 г. производство было приостановлено [57, с. 34]. В конце XIX в. на смену химическим способам получения хлора при- шел новый электрохимический процесс, завоевавший в начале XX в. гос- подствующее положение в мировой хлорной промышленности. Развитие электрохимического процесса получения хлора Появление электрохимического процесса получения хлора неразрывно связано с общим прогрессом науки и техники второй половины XIX в.: достижениями химии и физики, разработкой теории электролитической диссоциации, успехами электротехники. Первое известное предложение вырабатывать электролитический едкий натр и хлор принадлежит русским ученым Н. Г. Глухову и Ф. Ващуку, запатентовавшим 2 декабря 1879 г. в Германии «способ для получения кау- стической щелочи электрохимическим путем». Предложенный ими аппа- рат представлял электролизер, «разделенныйперегородкой». Анод изготов- лялся из платины или из графита, катод — из железа. Изобретателиотме- чали, что их способ мог применяться не только для разложения поваренной соли, но также и сульфата натрия. В 1884 г. немецкий инженер К. Хепфнер взял патент на «усовершенст- вование в электролизе галоидных солей легких и тяжелых металлов», обративший па себя внимание химиков-технологов. К 80-м годам XIX в. относятся первые заводские опыты электро- химического получения хлора на заводе «Griesheim—Elektron» (Германия). При разложении водных растворов хлорных солей щелочных металлов (калия или натрия) постоянным током при соблюдении определен- ных условий были получены одновременно три продукта: хлор, водо- род и едкий натр (или едкое кали). В процессе электролиза на аноде выде- ляется газообразный хлор, а на катоде металлический натр, который, реа- гируя с водой, выделяет водород и образует гидрат окиси щелочного металла. Из трех названных продуктов особый (коммерческий) интерес представлял в то время едкий натр. Таким образом, получение хлора ока- 173
Глава VI. Развитие химической технологии залось связанным с производством важнейших щелочей. С этого времени ученые, инженеры и предприниматели начали проявлять повышенный интерес к хлорному электрохимическому процессу [59, с. 514]. В короткий срок было создано несколько технологических схем, кото- рые в зависимости от применяемых электролизеров можно подразделить на три основные группы: 1) с твердым катодом и пористой диафрагмой, 2) с ртутным катодом и 3) с колоколом. Первая, наиболее ранняя технологическая схема была основана на использовании электролизеров с твердым катодом и пористой диафрагмой. Назначение диафрагмы — разделить анодное и катодное пространство с целью предохранения от химического взаимодействия выделяющихся из электролита хлора и едкого натра. Образующийся в результате электроли- та раствор едкого натра затем выпаривают и обезвоживают. Получается технический продукт — каустическая сода с содержанием около 90—95% едкого натра. Успешно начатые в 80-х годах на заводе в Грисгейме опытные работы по практическому внедрению процесса электрохимического получения хло- ра на установке с твердым катодом и диафрагмой завершились пуском в 1890 г. в том же городе первого небольшого электролитического завода. Завод был оснащен электролитической установкой мощностью 200 л. с. и производил едкий натр и хлор. В 1892 г. мощность завода удвоилась. Предприятие работало успешно, поэтому электрохимический способ полу- чения хлора и едкого натра продолжал быстро распространяться. В 1894 г. был пущен крупный завод в Биттерфельде (Германия). В 1895 г. произ- водство этого предприятия выросло в два раза. Одновременно началось расширение завода в Грисгейме, которое было завершено в 1896 г. Кроме того, в Биттерфельде был пущен второй завод мощностью 2000 л.с., принадлежащий обществу «Elektrochemische Werke Bitterfeld», оснащенный глиняными ваннами с асбестовыми диафрагма- ми [58, с. 121, 122]. Способ получения хлора и едкого натра в электролизерах с твердым ка- тодом и диафрагмой получил широкое распространение на заводах обще- ства «Griesheim—Elektron». В 1903 г. 11 заводов этого общества производи- ли большую часть всех щелочей и белильной извести, выпускавшихся все- ми электролитическими заводами Германии. Обществу принадлежали два завода в Грисгейме, два крупных завода в Биттерфельде и один в Рейн- фельдене. Способ с твердым катодом и диафрагмой применяли также на германских заводах общества «Consolidierte Alkaliwerke» в Вестерэгельне и на Баден- ской анилиновой и содовой фабрике («Badische Anilin a. Sodafabrik») в Люд- вигсгафене. Кроме того, этот способ был принят во Франции на заводе «Compag- nie industrielle de produits chimiques», вырабатывавшем 2000 т едкого на- тра и примерно такое же количество белильной извести, а также в Испании на заводе во Фликсе близ Барселоны [58, с. 122, 123]. В России электрохимический способ с твердым катодом и диафрагмой (система «Грисгейм—Электрон») начали применять на заводе акционерно- го общества «Электричество» в 1895—1896 гг. и на заводе Южнорусского общества для выделки и продажи соды в г. Славянске. На Славянском за- воде для изготовления электролитического хлора и едкого натраприменяли 174
Глава VI. Развитие химической технологии 120 электролизеров, позволивших производить 3280 т каустической соды и около 2730 т хлора (или 8200 т хлорной извести) в год. Во время п рвой ми- ровой войны Славянский завод был расширен: число электролизеров было увеличено со 120 до 210. Во время первой мировой войны в Донбассе на станции Рубежная был построен (1916 г.) химический завод «Русско-краска» с электролитическим цехом, оборудованным 200 электролизерами системы «Грисгейм—Элект- рон». Завод производил 5300 т едкого натра и 12 тыс. т хлорной извести [36, с. 236, 237]. Принцип второго электрохимического способа получения хлора и ед- кого натра в электролизерах с ртутным катодом сводится к следующему. При работе электролизера на ртутном катоде выделяется металлический натрий, образующий амальгаму натрия. На аноде, обычно изготовлявшем- сяизграфита, выделяется хлор. В отдельном аппарате амальгама разла- гается водой, в результате чего образуются раствор едкого натра и водо- род, а выделяющуюся чистую ртуть вновь используют в производственном процессе. Идею способа с ртутным катодом выдвинули в самом начале 80-х годов XIX в. русские ученые А. П. Лидов и В. А. Тихомиров. Суть своего изо- бретения с чертежом электролизера они описали в статье «Некоторые при- менения динамо-электрических машин», опубликованной в 27 номере жур- нала «Техника» за 1883 г. Однако они не взяли привилегии на предложен- ный ими способ, которому, как оказалось впоследствии, суждено было сы- грать важную практическую роль в промышленности электролитического хлора. Поэтому начало ртутного способа ведут с патентов американца Г. Ка- стнера и доктора К. Кельнера, относящихся к началу 90-х годов XIX в. Оба изобретателя взяли ряд патентов. По данным П. П. Федотьева, наибо- лее важным было изобретение Кастнера, запатентованное в 1892 г. в Англии ив других странах. Трипатента, два из которых относятся к 1892 г. и один к 1895 г., принадлежат Кельнеру. К 1895 г. относятся первые круп- ные опыты Кастнера по реализации процесса на заводе в Олдборо (Англия). Описанный способ с ртутным катодом, внедренный в конце XIX — начале XX в. на ряде заводов, получил название способа Кастнера—Кель- нера. Первый изобретатель внес решающий вклад в разработку конструк- ции электролизерной установки, второй разрешил задачу разложения ще- лочной амальгамы. Известны также предложения и других изобретателей процессов полу- чения хлора и едкого натра электролизом хлоридов натрия и калия. Однако все они в какой-то степени дублировали изобретения Кастнера и Кельнера или оказывались менее эффективными. На европейском континенте привилегиями Кастнера и Кельнера за- владело общество «Solvay а. С°», которому принадлежит ряд важных усо- вершенствований процесса. Несмотря на то что в основе способа лежат изо- бретения Кастнера и Кельнера, в него были внесены оригинальные изме- нения, способствовавшие его широкому распространению. Принцип действия установки, запатентованной обществом «Solvay а. С°» (русская привилегия), состоит в следующем. Электролизер выполнен в виде прямо- угольной ванны. Дно ванны может быть горизонтальным или наклонным, но под таким углом, чтобы оно всегда оставалось покрытым ртутью. 175
Глава VI. Развитие химической технологии Ртуть заливают в ванну через трубку с воронкой. Щелочную амальга- му выпускают через нижнюю трубку с противоположной стороны и ре- гулируют таким образом, чтобы амальгама удалялась с поверхностного слоя. Раствор хлорида натрия, находящийся над ртутью, подается в ванну из трубки справа, а через трубку с противоположной стороны ванны он выводится из нее. В результате достигается постоянное движение раствора, интенсивно омывающего всю поверхность ртути и аноды. Примечательная особенность описанной установки — применение двух слоев электролита с разной концентрацией. Со ртутью непосредственно соприкасается наи- более концентрированный слой, имеющий наибольшую плотность. Над этим слоем находится слой, более бедный солью, в котором находятся аноды. В процессе работы оба слоя не смешиваются, так как газы из ртути не выделяются. Нижний плотный слой раствора соли является своего рода диафрагмой. Этот раствор постоянно соприкасается со ртутью и не смеши- вается с насыщенной хлором «анодной жидкостью». Благодаря этому более плотный слой не насыщается хлором. Концентрацию обоих слоев раствора соли в процессе электролиза поддерживают постоянной. Образующийся хлор выводится по трубе в приемник, а амальгама поступает в аппарат, в котором она перерабатывается на едкий натр, водород и ртуть [58, с. 140]. Первые электролизеры с ртутным катодом были установлены на заводе общества «Deutsche Solvay Werke» в Остерниенбурге (электрическая мощность 1000 л.с.), основанном в 1896—1897 гг. К 1897 г. относится ввод в эксплуатацию завода в Бельгии (1 тыс. л.с.). По данным на 1903 г., крупнейшее производство электролитического хлора существовало в Англии на заводе «Castner — Kellner Alkali С°» (4 тыс. л.с.) и в Америке на предприятии «Electrolytic С°» (6 тыс. л.с.) на Ниагарском водопаде. По способу Кельнера работал завод в Австро-Венгрии (1 тыс. л.с.), изго- товлявший едкий натр и белильную известь. В Рейнфельдене существовало в это время производство едкого натра ртутным способом для переработки его в металлический натрий по способу Кастнера (1800 кВт). Ртутный спо- соб получения хлора и едкого натра применяли в начале XX в. и в Италии. В России электролиз поваренной соли на установках с ртутным като- дом был осуществлен в 1900 г. на Лисичанском заводе. На заводе Любимова, Сольве и К0 (ст. Переездная) применяли ванны с ртутным катодом (системы Кельнера—Сольве). Завод имел мощность 3 тыс. кВт энергии и выпускал в год около 5 тыс. т едкого натра и 3,7 тыс. т хлора, что соответствовало 11 тыс. т хлорной извести [36, с. 236; 58, с. 123, 124]. Способ с колоколом ведет свое начало от идеи В. Бейна, высказанной им в 1896 г., о возможности осуществления процесса получения хлора и едкой щелочи без разделения специальной диафрагмой анодного и катод- ного продуктов электролиза. Изобретатель положил в основу своего предложения принцип электролиза в U-образной трубке, в одно из колен которого опущен анод, а в другое — катод. Образующиеся в анодном и ка- тодном коленах трубки продукты электролиза не смешиваются. При про- пускании тока в катодном колене образуется едкая щелочь и водород, ко- торый, не взмучивая нижележащего электролита, поднимается вверх. В другом колене выделяется хлор. Щелочной раствор катодного колена ввиду большей плотности по сравнению с раствором электролита опускается и заполняет постепенно все колено. В результате граница, разделяющая катодный и анодный слои, будет приближаться к аноду. Если, однако, уста- 176
Глава VI. Развитие химической технологии Схема установки с ртутным катодом для получения хлора общества «Сольве и К°и (конец XIX в.) Общий вид хлорного цеха, оборудованного цилиндрическими алектролизерами на Самар- ском заводе в годы первой мировой войны 12 Заказ М 727 177
Глава VI. Развитие химической технологии повить принудительный приток к аноду свежего электролита и обеспечить отвод щелочного раствора у катода со скоростью, обеспечивающей удер- жание «нейтрального слоя» в прежнем положении, то процесс можно вести непрерывно. В 1898 г. фирма «Oesterreichischer Verein fur chemische und metallur- gische Produktion» в Ауссиге запатентовала способ электролиза с колоко- лом. Установка состояла из ванны с опущенным в электролит колоколом, изготовленным из непроводящего электрический ток материала. В верхней части колокола располагали анод, а вне его, немного выше, — катод. К аноду в процессе работы непрерывно подавали свежий электролит. Одновремен- но из-под колокола отводился получаемый хлор, а из катодного простран- ства извлекался щелочной раствор. Способ электролиза с колоколом при- менялся в рассматриваемый период в весьма ограниченных масштабах и впоследствии был оставлен как недостаточно экономичный [58, с. 124, 146]. Каждый из описанных способов имеет свои преимущества и недостатки. Так, электролиз с диафрагмой требует меньших капиталовложений при организации производства и поэтому позволяет получать более деше- вый хлор и едкий натр. Метод с ртутным катодом обеспечивает получение каустической соды очень высокой чистоты, но потери ртути загрязняют окружающую среду. В обоих методах на 1 т хлора приходится 1,12 т едкого натра. Описанные электрохимические способы возникли под влиянием боль- шого спроса на каустическую соду бурно развивающейся химической про- мышленности. Хлор в первое время считали побочным продуктом. На рост производства хлора оказала огромное влияние разработка в начале XX в. способов сжижения хлора и его хранения. Именно это обстоятельство создало технические предпосылки для использования Гер- манией больших запасов жидкого хлора в первой мировой войне в качестве удушливого вещества. Германия, развернувшая газовую войну, обла- дала мощной хлорной промышленностью, ее заводы были оснащены мно- жеством крупных электролитических хлорных установок. В 1917 г. русская химическая промышленность располагала двенад- цатью хлорными цехами, из которых семь вырабатывали хлор новым элек- тролитическим методом и пять — химическим (из соляной кислоты). К концу 20-х годов производство хлора в мире достигло огромной цифры — 370 тыс. т [60, с 33]. Синтез соляной кислоты Электролиз хлоридов щелочных металлов в рассматриваемый пе- риод превратился в крупную отрасль химической промышленности. По- требность в едких щелочах была большой и постоянно возрастала под влия- нием развития традиционных и новых отраслей химической индустрии. В отличие от едких щелочей хлор не находил столь обширного примене- ния, несмотря на его возросшее значение в производстве ряда важных хлорсодержащих продуктов. В процессе электролиза образуется эквивалентное количество едкой щелочи и хлора. Поэтому по мере роста производства едких щелочей соответственно возрастало и количество получаемого хлора. Его произ- 178
Глава VI. Развитие химической технологии водство достигло масштабов, не только полностью удовлетворявших потребности химической промышленности, но и создававших его избытки. Возник своего рода кризис сбыта хлора, его перепроизводство. Именно это и послужило одной из причин, заставивших искать пути использования электролитического хлора для синтеза соляной кислоты. Сама специфика электролиза хлоридов щелочных металлов, в процессе которого, кроме едких щелочей и хлора, получается и водород, говорила о целесообразности использования этих газов для синтеза на их основе соляной кислоты. Сущность синтеза соляной кислоты из хлора и водорода состоит в свой- стве этих газов энергично соединяться между собой. На свету реакция про- исходит со взрывом. Свойство хлора и водорода соединяться на свету было открыто еще в 1809 г. французскими учеными Ж. Л. Гей-Люссаком и Л. Ж. Тенаром. Не- сколько позже это свойство хлора и водорода было использовано для со- здания актинометра, прибора для измерения интенсивности светового по- тока [61, 62, с. 74]. К первым двум десятилетиям текущего столетия относится ряд работ, связанных с теоретическим обоснованием инициирующего воздействия света на реакцию взаимодействия хлора с водородом (М. Боденштейн и В. Дуке, 1913 г.; В. Нернст, 1918 г.) [63, с. 249, 250]. Для синтеза соляной кислоты из элементарных хлора и водорода было предложено немало технологических способов. Так, в 1905 г. Робертс запатентовал способ получения соляной кислоты из хлора и водорода в особой камере. Газы подводились в нее в специальных трубах и при встре- че сжигались в хлористый водород [64, с. 310]. Повышенный интерес к практической реализации синтеза соляной ки- слоты из хлора и водорода был проявлен в период первой мировой войны. Производство ее химическим путем из поваренной соли и серной кислоты резко сократилось. Серная кислота в больших количествах стала идти на изготовление взрывчатых веществ. Впервые производство синтетической соляной кислоты из электроли- тического хлора и водорода было создано в период войны на заводе в Грисгейме. Установка для получения хлористого водорода представ- ляла ^кварцевую горелку в форме капели диаметром 2 см и высотой 4 см, к которой газ подводился по двум трубкам. Горелка^находилась в кварце- вой трубке диаметром 50 см и высотой 2 м. Пламяввиде'зеленоватой струи Длиной от 20 до 30 см направлялось от горелки вверх. Поступление газов регулировалось дифференциальными манометрами с таким расчетом, чтобы смесь содержала от 10 до 20% избыточного водорода. Образую- щийся хлористый водород поступал из кварцевой трубы через систему газопроводов в ряд поглотительных аппаратов типа Целляриуса, питае- мых дистиллированной водой. Установка позволяла получать в сутки до 350 кг хлористого водорода, т. е. около 1 т соляной кислоты [65, с. 226, 227]. Вслед за организацией производства синтетической соляной кислоты в Грисгейме были построены аналогичные предприятия и в других стра- нах. Принцип технологического процесса был тем же. Однако созданные установки имели некоторые конструктивные отличия в соответствии с патентами, приобретаемыми отдельными фирмами. Такие установки были созданы в Германии на Баденской анилиновой и содовой фабрике в Люд- 179 12*
Глава VI. Развитие химической технологии вигсгафене и на одном из заводоз в Берлине, в США фирмой «Hoo- ker а. С°» на Ниагарском водопаде, в Канаде на заводе в Виндзоре (штат Онтарио) [62, с. 75—78; 66, с. 297—299]. Одно из важных преимуществ синтетической соляной кислоты, полу- ченной из электролитического хлора и водорода, по сравнению с тем же продуктом, изготовленным химическими способами,— ее высокая чистота. Кроме описанного процесса, к рассматриваемому периоду относится появление (1895 г.) так называемого «угольного способа» получения соля- ной кислоты. Этот способ состоит в пропускании через раскаленный уголь или кокс хлора и водяного пара. В результате реакции образуются соляная кислота и углекислый газ. Реакция наиболее интенсивно проходит в при- сутствии катализаторов. Кислота получается достаточно чистой и содержит 32—35% хлористого водорода [65, с. 227—229]. Из описанных выше процессов получения синтетической соляной кисло- ты наибольшее распространение получил процесс непосредственного со- единения хлора с водородом. Однако удельный вес синтетической соляной кислоты в общем производ- стве соляной кислоты быт весьма незначительным. Процессы производства синтетической соляной] кислоты находились еще в стадии своего началь- ного промышленного развития. Вместе с тем рассматриваемый период — важная веха в истории технологии соляной кислоты, так как именно в это время были заложены основные принципы и начато заводское производ- ство синтетической соляной кислоты, ставшей в последующие годы доми- нирующим продуктом в мировой химической промышленности. 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И КАМЕННОГО УГЛЯ В конце XIX в. под влиянием прогресса в области теплоэнергетики, транспорта, машиностроительной, военной и ряда других отраслей про- мышленности неизмеримо возрос спрос и возникла острая необходимость в новых видах топлива и химических продуктах. В это время зародилась и быстро прогрессировала нефтеперерабатываю- щая промышленность. Огромный толчок развитию нефтеперерабатыва- ющей промышленности дало изобретение и быстрое распространение дви- гателя внутреннего сгорания, работающего на нефтепродуктах. Интенсив- но развивалась также техника переработки каменного угля, служащего не только одним из основных видов топлива, но, что особенно примеча- тельно, ставшего в рассматриваемый период необходимым сырьем для хи- мической промышленности. Большая роль в этом деле принадлежала кок- сохимии. Коксовые заводы, ранее поставлявшие черной металлургии кокс, превратились в коксохимические предприятия, вырабатывавшие, кроме того, ряд ценных химических продуктов: коксовый газ, сырой бензол, ка- менноугольную смолу и аммиак. На основе продуктов переработки нефти и каменного угля начало разви- ваться производство синтетических органических веществ и материалов. Они получили широкое распространение в качестве сырья и полуфабрика- тов в различных отраслях химической промышленности. 180
Глава VI. Развитие химической технологии Развитие промышленной технологии переработки нефти По мере расширения добычи и потребления нефти совершенствовались способы ее переработки. До середины XIX в. нефть использовали обычно без какой-либо предварительной обработки, переработки или разделения на соответствующие продукты. Интересно отметить, что перегонка нефти была известна еще в начале нашей эры. Тогда нефть, применявшуюся в медицине, перегоняли с целью уменьшения ее неприятного запаха. Кроме того, было найдено, что после перегонки нефть приобретает новые ценные свойства, в том числе способ- ность более легко воспламеняться. В небольших количествах нефть перего- няли в стеклянных колбах. Но известны случаи использования для этой цели специальных кубов, позволявших перегонять значительные количе- ства нефти. О перегонке бакинской нефти имеются сведения, датированные 1735 г. [67, с. 316; 68, с. 73]. Впервые перегонку нефти на заводской установке периодического дей- ствия удалось осуществить в России крепостным крестьянам братьям Дубининым в 1823 г. Построенный ими вблизи г. Моздока первый нефте- перегонный завод явился родоначальником нефтеперегонных предприя- тий, возникших 40 годами позже в России и США. Нефтеперегонная заводская установка Дубининых состояла из поме- щенного в печь железного куба для нефти емкостью 40 ведер. В медную крышку куба была вмонтирована медная труба, проходящая через де- ревянный резурвуар с водой, играющий роль холодильника. Продукты перегонки через трубу попадали в деревянное ведро, служащее приемни- ком. В процессе перегонки использовалось свойство нефти разделяться на составлявшие ее вещества по их температурам кипения. На заводе Ду- бининых при перегонке нефти получали около 40% керосина, называв- шегося осветительным маслом, и около 50 % мазута. В то время легкие бен- зиновые фракции нефти не использовали, и поэтому 10% их безвозвратно терялось [68, с. 75]. В 1837 г. на заводе В. Швецова начали переработку грозненской нефти. Затем Н. И. Воскобойников в Балаханах построил завод для перегонки бакинской нефти. В 1859 г. промышленники В. А. Кокорев, Н. Е. Торнау и П. И. Губонин соорудили большой завод в Сураханах (близ Баку) для про- изводства керосина из нефти и кира2. С1860 г. на этом предприятии начали переработку нефти и для очистки керосина применили кислотно-щелочной метод. Число нефтеперерабатывающих заводов быстро росло. К концу 60-х годов в Бакинской губернии существовало 23 нефтеперегонных завода, в 1873 г. их число возросло до 80 мощностью 16,5 тыс. т керосина в год. В 40-х годах XIX в. нефтеперерабатывающие заводы появляются и в других странах: Англии (1848 г.), США (1849 г.), Франции (1854 г.) и др. До 70-х годов XIX в. нефтеперегонные заводы изготовляли преиму- щественно керосин, широко применявшийся в технике освещения. Не слу- чайно этот период нередко называют керосиновым или осветительным. От- 2 В то время керосин называли фотогеном и соответственно нефтеперерабатывающие заводы именовались фотогеновыми. Кир —горная порода, смесь загустевшей нефти или асфальта с песчанистым или глинистым материалом, встречающаяся в виде натеков в местах выхода нефтеносных пластов на поверхность. 181
Глава VI. Развитие химической технологии сутствие спроса на другие продукты нефтепереработки приводило к тому, что, выделяя керосин для осветительных целей (фракция с температурой кипения 180—300° С), не утилизировали нижекипящую (бензиновую) фракцию и, кроме того, сжигали в топках ценный материал — остаточный мазут (до 60—70% от перерабатываемой нефти). Вполне понятно, что преимущественный спрос на керосин без утили- зации других компонентов нефти не стимулировал технического развития нефтеперерабатывающих предприятий. Технология в основе своей многие годы топталась на месте и в качественном отношении изменялась очень незначительно. Правда, в процессе работы предприятий и по мере строи- тельства новых нефтеперерабатывающих заводов вводились некоторые усо- вершенствования в систему перегонки нефти, коснувшиеся загрузки сырья и выгрузки остатков, обогрева кубов, устройства конденсационных аппа- ратов. Увеличивали емкости перегонных кубов, росло их число на отдель- ных предприятиях. Но в принципе производство базировалось на старой системе использования куба периодического действия с весьма низкой про- изводительностью и очень неблагоприятным тепловым балансом. Качественные сдвиги в технике нефтепереработки наступили в 70—80-х годах XIX в., чему во многом способствовало бурное техническое развитие традиционных и становление ряда новых отраслей промышленности, со- ответствующих периоду монополистического капитализма. В результате стал быстро возрастать спрос на нефтепродукты, в том числе на такие, которые ранее не представляли интереса и даже считались вредными. В последней четверти XIX в. в технологии нефтепереработки произош- ли серьезные изменения. Были реализованы важные научно-технические решения, направленные на более полное извлечение из нефти ценных продуктов, в том числе смазочных минеральных масел, что вызывалось бурным развитием крупнозаводской промышленности и железнодорож- ного транспорта. В 70-х годах XIX в. развитие нефтеперерабатывающих заводов состояло в увеличении числа кубов и их размеров без существенных конструктив- ных изменений. Большое внимание проблеме переработки нефти уделял Д. И. Мен- делеев. Он неоднократно отмечал, что необходимо изменить отношение к нефти — топливу и ценному химическому сырью. Наиболее правильным и перспективным путем в области нефтепереработки, по словам Д. И. Мен- делеева, было более глубокое разделение нефти. В частности, он обратил внимание на мазут, сжигаемый в больших количествах в топках печей, как на сырье, из которого можно было получать смазочные масла. Для решения поставленных задач требовалось коренным образом пе- рестроить существующую технологию переработки на основе внедрения способа непрерывной перегонки нефти. Идею непрерывной перегонки выска- зал Д. И. Менделеев в 1863 г. во время своего посещения завода А. В. Ко- корева в Сураханах [69, с. 69]. К1873 г. относится разработка конструкции аппарата непрерывного дей- ствия, созданного нефтепромышленником А. А. Тавризовым на заводе в Кушлэ недалеко от Баку. Изобретение было запатентовано в 1874 г. Нефтеперегонное устройство состоит из 3—4 соединенных между собой перегонных аппаратов, установленных один над другим. В вертикальной трубе высотой около 6 м смонтированы один над другим 3—4 полых кипя- 182
Глава VI. Развитие химической технологии тильника, обогреваемых перегретым водяным паром. Пар проходит через все кипятильники в последовательном порядке от нижнего к верхнему. Постепенно охлаждаясь, пар попадает в верхний кипятильник с более низ- кой температурой. Нефть подается из специального бачка, расположенного над установкой. Вначале она поступает на тарелку самого верхнего кипя- тильника. Так как нефть, находящаяся на верхней тарелке, обогревается самым холодным паром, из нее выделяется наиболее летучая фракция. По мере накопления нефти на тарелке она стекает на следующую нижнюю тарелку, обогреваемую более горячим паром. Здесь также от основной массы отделяется следующая легкая фракция. В такой последовательности продолжается процесс перегонки до тех пор, пока нефтяные остатки с последней тарелки не будут удалены в особый сборник. Каждый кипятиль- ник герметически отгорожен от другого горизонтальными перегородками, и пары нефтеперегонки с каждой тарелки отводятся по собственному тру- бопроводу к соединенным с ними змеевикам, где они, конденсируясь, посту- пают в сборники. Как видим, описываемая перегонная установка А. А. Тав- ризова позволяет получать из нефти столько фракций, сколько предусмот- рено в ней кипятильников или тарелок. В этой установке использован принцип противотока: нефть поступает сверху вниз, а?перегретый пар — снизу вверх. В результате этого пар в процессе перехода из одного кипятильника в другой постепенно охлаж- дается, в то время как’нефть, перетекая с верхних тарелок на нижние, посто- янно подогревается. Благодаря подогреву поступающей на перегонку нефти достигалась достаточно высокая экономичность процесса. Однако в уста- новке не была предусмотрена утилизация тепла дистиллатов и нефтяных остатков. Перегонное устройство А. А. Тавризова, использованное им в произ- водстве, было первым аппаратом для непрерывной перегонки нефти и про- тотипом современных тарельчатых ректификационных колонн [68, с. 86]. В 1881 г. Д. И. Менделеев сконструировал первый в нефтеперерабаты- вающей промышленности нефтеперегонный куб непрерывного действия емкостью 100 пуд., испытанный им на Константиновском заводе В. И. Ра- гозина (близ Ярославля). Аппарат был установлен на Кусковском нефте- перегонном заводе Губонина (под Москвой). Он отличался достаточно прос- той конструкцией и поэтому получил применение в промышленности. Нефте- перегонный куб обеспечивал непрерывную подачу нефти и отвод нефтяных остатков [69, с. 70]. Большой вклад в развитие технологии переработки нефти внес выдаю- щийся русский инженер и ученый В. Г. Шухов, который в 80-х годах XIX в. вместе с инженером И. И. Елиным сконструировал кубовую бата- рею для непрерывного процесса перегонки нефти. В 1883 г. кубовая батарея была установлена на заводе Нобеля в Баку. Фирма тогда писала, что ей удалось установить на своем заводе «неизвестную дотоле ни Америке, ни Европе систему непрерывной перегонки нефти в последовательно сооб- щающихся кубах» [70, с. 95]. Аппарат Шухова—Елина, получивший широкую известность в России и за ее пределами под названием «нобе- левская батарея», играл важную роль в нефтеперерабатывающей промыш- ленности до 30-х годов текущего столетия [69, с. 159]. Описанные выше кубы непрерывного действия сыграли в нефтеперера- батывающем производстве огромную роль. Однако они имели недостатки; 183
Глава VI. Развитие химической технологии невысокую производительность, недостаточно глубокую переработку неф- ти, в результате чего в нефтяных остатках содержалось большое количе- ство легких погонов. Эти недостатки удалось устранить в результате совместной деятельности инженеров В. Г. Шухова и Ф. А. Инчика. В 1886 г. они разработали и в 1888 г. запатентовали установку для дробной перегонки нефти, обладаю- щую высокой производительностью, экономичным расходом топлива и воз- можностью получать большое количество погонов с заданной разницей в плотностях. Аппарат Шухова—Инчика был в то время наиболее совершенной уста- новкой для непрерывной перегонки нефти. Работа велась по принципу про- тивотока, т. е. перегоняемая нефть вводилась навстречу парам дистиллата. Установка позволяла перерабатывать до 10 тыс. пуд. нефти в сутки и по- лучать большое число нефтепродуктов — от легкого бензина до тяжелых масел. Она имела 9 тарелок, разность температур между которыми составля- ла 80° С. Из нефти извлекалось 57% погонов на исходное сырье. Первый нефтеперегонный завод по схеме Шухова—Инчика был построен в 1889 г. в Баку нефтезаводчиком Шибаевым. Аппараты этой конструкции широко применяли в отечественной и зарубежной нефтеперерабатывающей про- мышленности [69, с. 160]. Инженеру В. Г. Шухову принадлежит также изобретение в 1888 г. дефлегматора, давшего возможность отделять от легких нефтяных паров примешивающиеся к ним более тяжелые пары и получать таким образом нефтепродукты определенного качества [69, с. 161]. В дальнейшем нефтеперерабатывающие аппараты непрерывного дейст- вия подверглись дифференциации: появились специализированные батареи для переработки тяжелых нефтей и нефтяных остатков после отгонки из нефти керосина [68, с. 91]. Установки непрерывного действия получили очень широкое распростра- нение не только на нефтеперерабатывающих заводах России, но и на пред- приятиях США и Западной Европы. Так, в России за 7 лет с 1893 по 1900 г. число кубов непрерывного действия возросло со 176 до 787, в то время как число кубов периодического действия за то же время снизилось с 995 до 210. Соотношение числа кубов непрерывного действия для производства керосина к кубам для переработки нефтяных масел составляло: в 1893 г.— 6,64, а в 1900 г.— 5,78. Эти данные характеризуют не только общий рост в отечественной нефтепереработке кубов непрерывного дей- ствия, но и тенденцию роста соответствующего оборудования для пере- работки минеральных масел [68, с. 86—87]. Разработка и внедрение способов изготовления смазочных масел из тя- желых сортов нефти и нефтяных остатков резко повысили степень использо- вания нефти. Однако вплоть до начала XX в. наиболее легкую составляю- щую часть нефти — бензин — не использовали и считали отбросом произ- водства. Его просто уничтожали. Так, в Баку заводчики, опасаясь возник- новения пожаров, спускали бензин по канавам в море и даже устраивали специальные печи, в которых совершенно бесполезно сжигали этот цен- ный, но не находивший практического применения продукт. В 1902 г. та- ким способом было уничтожено около 70 тыс. т бензина [68, с. 96—97]. На рубеже XIX—XX вв. бензин перестал быть балластом и благодаря развитию автомобильного и авиационного транспорта стал ценнейшим про- 184
Глава VI. Развитие химической технологии дуктом. С ростом спроса на бензин на него поднялись цены, он превратился в выгодную статью производства нефтеперегонных заводов. С 1902 по 1912 г. мировое потребление бензина возросло в 115 раз (с 3276 т до 376,8 тыс. т) [71, с. 278]. Перед инженерами и технологами встала задача усовершенствования технологии переработки нефти с целью более полного ее использования. Существующие в то время способы переработки были основаны, как от- мечалось выше, на процессе простой перегонки. Применялся физический принцип разделения, связанный с последовательным испарением отдельных фракций нефти, их конденсацией и отбором. Этот термофизический прин- цип переработки не обеспечивал полного выделения бензина из нефти. Возникла необходимость повысить выход бензиновой фракции, изме- няя химический состав нефти в процессе ее переработки. Это можно было осуществить только в результате химического превращения более высоко- кипящих фракций сложных составляющих нефти (керосиновых и мас- ляных) в низкокипящие (бензиновые). Проблема была разрешена разработкой крекинг-процесса, т. е. про- цесса расщепления тяжелых углеводородных молекул нефти на более лег- кие при повышенных температурах и давлениях. История возникновения и развития крекинг-процесса связана с именами ученых ряда стран. В 1866 г. Дж. Юнг взял патент на способ получения керосина из тяжелых нефтей под повышенным давлением. Применяя кре- кинг, ученый получал на опытной установке до 28—60% керосина вместо 2,5—20% этого продукта, выделяемого при обычной перегонке. В дореволюционной России проблемой глубокого расщепления нефти (пиролизом) много занимался ассистент Петербурского технологического института А. А. Летний. В своем труде «Сухая перегонка битуминозных ископаемых», вышедшем в 1875 г., он наряду с другими вопросами уделил большое внимание проведению опытов по глубокому разложению нефти для получения ароматических углеводородов. Для опытов исследователь брал в качестве исходного сырья нефтяные остатки (мазут) и пропускал их через трубку, нагретую до 335—340° С. В результате нефтяные остатки переходили в трубке в парообразное состояние и затем конденсировались. Полученный конденсат отличался от исходного продукта легкой возгоняе- мостью: температура кипения конденсата составляла 80° С. В результате исследований ученый выделил из нефти ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилол, нафталин, антрацен и др. На метод получения ароматических углеводородов из нефти и мазута А. А. Летнему была вы- дана в 1877 г. привилегия в России [69, с. 113—114]. А. А. Летний установил, что при пиролизе нефти и мазута образуются различные фракции углеводородов: в фракции до 200° С содержалось 14% ароматических углеводородов (в том числе 4,6% бензола и 5,2% толуола и ксилолов), а в фракциях с температурой кипения выше 200° С содержались нафталин, антрацен (более 3 %) и другие продукты [68, с. 106]. На основе этих работ в России на Константиновском заводе В. И. Ра- гозина (в Ярославле) было создано промышленное производство арома- тических углеводородов из нефти. Проектированием и строительными ра- ботами руководил А. А. Летний. В 1885 г. на выставке в Нижнем Новгоро- де Константиновский завод демонстрировал свою продукцию — образцы бензола, нафталина и антрацена. Эти вещества были необходимы для про- 185
Глава VI. Развитие химической технологии изводства красителей, в которых в то время ощущалась острая потребность [69, с. 115]. Пиролизом нефти занимались в России также химики Ю. В. Лермонтова, В. В. Марковников, Г. В. Алексеев, Н. Д. Зелинский и ряд других [68, с. 113—118]. Огромное значение в развитии крекинга нефти сыграли работы выдаю- щегося русского инженера В. Г. Шухова. В период с 1886 по 1891 г. он запатентовал три изобретения, в которых описал технологию и основные аппараты крекинг-процесса [68, с. 123—124]. В 1890 г. В. Г. Шухов совместно с инженером С. Гавриловым разра- ботал аппаратуру для крекинг-процесса. В 1891 г. им был выдан на изоб- ретение патент. Изобретатели впервые предложили для осуществления крекинг-процесса применять вместо куба систему труб, подвергаемых дей- ствию горячих газов. Для улучшения теплопередачи Шухов и Гаврилов предусмотрели в своей установке искусственную циркуляцию. Изобретение русских инженеров легло в основу современной схемы тер- мического крекинга. В условиях царской России новшевство Шухова и Гаврилова не получило промышленного воплощения. Оно было реализо- вано и развито в нашей стране после Великой Октябрьской социалисти- ческой революции и получило название «советский крекинг» [68, с. 124]. Инженерные решения Шухова и Гаврилова по крекингу были повто- рены американским инженером В. Бартоном (1913 г.) и некоторыми другими специалистами при сооружении в США в 1915—1918 гг. промыш- ленной установки. В период первой мировой войны под влиянием резко возросшего пот- ребления взрывчатых веществ в ряде стран (особенно участвующих в войне) началось бурное строительство заводов по производству бензола и толуола. В России такими предприятиями были: фирма братьев Нобель, бакинский Военно-промышленный комитет при Главном артиллерийском управлении и ряд других [69, с. 116]. На толуолном заводе братьев Нобель в 1917 г. было установлено 18 печей с семью ретортами каждая, позволявшими перерабатывать в месяц 1600—2460 т нефти или солярового масла. На ба- кинском артиллерийском заводе, оборудованном 6 блоками с 138 трехко- лонными ретортами, ежемесячно перерабатывали 1600—2000 т неочищен- ного керосинового дистиллата, который в процессе пиролиза превращали в бензол, толуол и ксилол. Выход указанных ароматических продуктов составлял около 15% от всего переработанного керосина. В 1915—1918 гг. бензол получали также на казанском газовом заводе, где в 4 шамотных ретортах системы Пикеринга перерабатывали около 410 т нефти в месяц (36, с. 252]. Крекинг-процесс быстро развивался в период и после первой мировой войны. Особенно интенсивно велись работы по строительству крекинг- заводов в США и некоторых странах Западной Европы. В дореволюцион- ной России, где спрос на моторные топлива был в общем невелик, потреб- ности транспорта и промышленности полностью удовлетворялись оте- чественной нефтяной промышленностью, занимавшей в начале XX в. ведущее место в мире по добыченефти(в1901 г. добыча составила 11,9 млн. т и в 1913 г.— 10,3 млн. т). Основным способом переработки нефти в России была непрерывная перегонка нефти в кубовых батареях. Экономическая по- литика царского правительства тормозила развитие технического прогресса, сдерживала и глушила всякую инициативу отечественных ученых. Не 186
Глава VI. Развитие химической технологии Установка, для крекинг-процесса, предложенная В. Г. Шуховым и С. Гавриловым (Россия, 1891 г.) 1 — змеевиковый рзакгор; 2 — дефлегматор; з— шлемовая труба; 4, 5 — погоноразделители; в — холодильник; г—приемчик; 8—труба для подачи охлаждающей жидкости; э—подача сырой нефти; 10, 11— краны для отбора дистиллата и регулирования рециркуляции; 12 — сырьевой насос случайно новаторские работы русских инженеров и специалистов по глу- бокой переработке нефти и мазута (крекинг-процесс) не нашли поддержки у правительственных органов. К работам русских технологов-нефтяников было привлечено внимание иностранных ученых и предпринимателей. В результате ценные научно-технические рекомендации и конструктивные разработки отечественных специалистов по крекинг-установкам были реализованы в промышленных масштабах на нефтеперерабатывающих предприятиях США и некоторых европейских стран. Процесс нефтеперерабатывающей промышленности способствовал раз- витию химических производств, связанных с выпуском разнообразных син- тетических органических соединений и материалов на основе углеводородов нефти. Кроме упоминавшихся выше моторных топлив (бензина и керо- сина), а также минеральных смазочных масел (известно было несколько марок — «веретенное», «машинное», «цилиндровое») и ароматических веществ (бензола и толуола), нефтеперерабатывающие заводы стали пос- тавлять на рынок и другие ценные продукты: ксилол и нафталин; парафин, вазелин; смолы и деготь для покрытия дорог и изготовления кровельного и изоляционного 'материала — толя; электротехнический кокс (материал Для электродов электродуговых печей) и т. п. 187
Глава VI. Развитие химической технологии Коксохимия В рассматриваемый период неизмеримо возросла роль продукции хими- ческой переработки каменного угля. До второй половины XIX в. камен- ный уголь применяли главным образом как топливо для жилищ, в паро- энергетических промышленных установках и на железнодорожном транс- порте. Значительные количества каменного угля потребляли в виде кокса металлургические предприятия и заводы по добыче светильного газа. Получение кокса и производство каменноугольного светильного газа — два близких по характеру термических процесса. В том и другом случае каменный уголь, подвергаясь нагреванию (при 950—1050° С) без доступа воздуха, претерпевает физико-химические превращения. При этом он раз- лагается на множество веществ, утилизация которых и является конечной целью технологического процесса переработки. В результате перегонки каменного угля без доступа воздуха образуются три основных продукта разложения: кокс, каменноугольная смола и летучие (газообразные) вещества. До 70-х годов XIX в., разрабатывая технологию переработки каменного угля перегонкой, рассчитывали на получение двух продуктов: кокса и светильного газа. Все остальные компоненты каменного угля не находили практического применения и не утилизировались. Коксовые заводы, произ- водившие в больших количествах кокс для металлургической промышлен- ности, совершенно не интересовались каменноугольной смолой и газообраз- ными веществами, которые из-за отсутствия на них спроса считались беспо- лезными. В то же время светильногазовые заводы старались избавиться от образующихся при сухой перегонке каменного угля кокса и каменно- угольной смолы, являвшихся для этих предприятий балластом. Так продолжалось до тех пор, пока не возник большой спрос на углево- дороды прогрессировавшей во второй половине прошлого столетия хими- ческой промышленности. Химия, сделавшая большой шаг вперед в об- ласти синтеза органических соединений и особенно взрывчатых веществ, стала движущим фактором развития технологии комплексной перера- ботки каменного угля, горючих сланцев и некоторых других твердых ор- ганических материалов. Не вдаваясь в подробности ранней истории светильногазового произ водства, выходящей за рамки рассматриваемого периода, напомним лишь, что производство светильного газа из каменного угля зародилось в начале XIX в. Известно, что в 1802 г. в Англии недалеко от Бирмингама владелец фабрики В. Мурдах ввел на своем предприятии газовое освещение. В 1814 г. в Лондоне стали освещать газом улицы. В 1839 г. газовое осве- щение появилось в Петербурге, в 1866 г.— в Москве и в 1873 г.— в Кие- ве. На протяжении всего XIX столетия значение газа в осветительной технике непрерывно возрастало, чему во многом способствовали рост числа светильногазовых заводов, их постоянное совершенствование и рост мощностей. На распространение газокалильного освещения немаловажное влияние оказало изобретение австрийским химиком К. Ауэром фон Вельс- бахом в 1884 г. газокалильных циркониевых колпачков, резко повысив- ших силу светового излучения при накаливании их в газовом пламени. Не случайно, что даже на рубеже XIX—XX вв. в условиях быстро прог- рессировавшего электрического освещения газ занимал ведущее положе- 188
Глава VI. Развитие химической технологии ние при освещении улиц в ряде стран Западной Европы. Так, в Париже 57% всего освещения падало в это время на долю газового. В 1906 г. в Париже было произведено 377 млн. куб. м газа, а в 1913 г. его добыча уже возросла до 482 млн. куб. м. В Манчестере (Англия) на каждого жи- теля приходилось в год 250 куб. м, в Лондоне — 180 куб. м, в Париже — 180 куб. м, в Брюсселе — 225 куб. м газа [72, с. 27, 44]. Непрерывно возрастающие масштабы переработки каменного угля на светильногазовых предприятиях и соответственно увеличивающиеся отходы производства в виде каменноугольной смолы привлекли внимание ученых. Исследованиями французского химика Ж. Б. А. Дюма, его со- отечественника О. Лорана, немецкого химика А. В. Гофмана и некоторых других был определен сложный состав каменноугольной смолы. После пе- регонки в ее составе удалось обнаружить карболовую кислоту, нафталин, неизвестный ранее углеводород антрацен и бензол3. В каменноугольной смоле бензол был обнаружен А. В. Гофманом в 1845 г. и особо заинтересо- вал ученых в связи с осуществленной в 1842 г. русским химиком Н. Н. Зи- ниным реакцией превращения нитробензола в анилин—соединение, заложившее фундамент промышленности синтетических красителей, фармацевтических препаратов и взрывчатых веществ. Не случайно много лет спустя А. В. Гофман в некрологе о Н. Н. Зинине писал: «Если бы Зинин не сделал ничего другого, кроме превращения нитробензола в ани- лин, то и тогда его имя осталось бы записанным в истории химии золотыми буквами» [73, с. 30]. Технический способ получения бензола разработал в 1849 г. ученик Гоф- мана Мэнсфилд. Фабричным путем этот продукт был изготовлен в 1851г. из каменноугольной смолы франкфуртского газового завода в Оффенбахе [73, с. 30]. С этих пор спрос на каменноугольную смолу резко возрастает, из отбросов производства она превращается в ценнейший химический продукт. В начале 80-х годов XIX в. в результате технических усовершенство- ваний, введенных на газовых заводах, выход побочных продуктов был снижен из-за увеличения производства светильного газа. В устройство газовых печей были внесены, казалось бы, незначительные конструктив- ные изменения. Вместо чугунных реторт стали устанавливать глиняные, позволившие повысить температуру сухой перегонки «до белого каления». В результате увеличилось количество получаемого газа, в котором воз- росло содержание водорода. Но именно это отрицательно сказалось на химическом составе каменноугольной смолы: она в процессе переработки превращалась в густую массу, обедненную ароматическими углеводоро- дами [43, с. 57]. Газовые заводы уже не могли обеспечить потребность химических предприятий в каменноугольной смоле. Исследователи обратились к коксовым заводам как к возможному источнику получения каменно- угольной смолы. В 1887 г. Брунк впервые утилизировал коксовальные газы, после чего утилизация стала распространяться в Европе и США. Коксовые заводы, бывшие ранее придатком металлургических предприятий, превращаются в коксохимические, оснащенные необходимыми рекуперационными уста- 8 М. Фарадей открыл бензол в 1825 г. в светильном газе. 189
Глава, VI. Развитие химической технологии новками. К концу XIX в. возникает самостоятельная отрасль промыш- ленности — коксохимическая. В промышленности использовали рекуперационные коксовые печи Копперса, Отто, Коппэ, Гофмана, Беккера. Наиболее популярными в рас- сматриваемый период были печи системы Копперса (Германия), которые из общего количества коксовальных печей, построенных в разных стра- нах за период 1908—1918 гг., составляли 91 %. К 1 августа 1919 г. в США и Канаде насчитывалось свыше 6416 печей Копперса. Масштабы производства каменноугольной смолы и других химических продуктов на коксовых заводах вскоре превышают их производство на га- зовых заводах, Так, в 1910 г. в Германии коксовые заводы давали уже 600 тыс. т каменноугольной смолы, в то время как газовые заводы — толь- ко 300 тыс. т. В дореволюционной России каменноугольную смолу исполь- зовали в небольших количествах. В начале XX в. в Донбассе была пост- роена первая коксовая батарея с улавливанием побочных продуктов. В 1912 г. из 4682 коксовых печей, имевшихся в России, лишь 344 были обо- рудованы рекуперационными установками. В период первой мировой войны под влиянием резко возросшей потребности на взрывчатые вещест- ва в России возросло число коксохимических заводов, способных утилизи- ровать отходы коксового производства. В 1914 г. из 5457 коксовых печей насчитывалось 1008 печей, снабженных рекуператорами для улавливания побочных продуктов коксования. К концу 1917 г. в России имелось уже 1880 коксовыхпечей с рекуператорами, в стадии строительства находились еще 530 печей; 4400 работающих печей было старой конструкции. За 1917 г. на отечественных заводах было подвергнуто коксованию около 6,5 млн. т каменного угля, из них 3,5 млн. т переработано на коксовых за- водах, оборудованных рекуперационными установками. Всего за этот год было получено каменноугольной смолы около 60 тыс. т и сырого бен- зола — около 17 тыс. т. Многие заводы, оснащенные установками для утилизации побочных продуктов коксования, принадлежали иностран- ным фирмам (бельгийским, французским и германским). В период первой мировой войны в нашей стране было организовано русское общество «Коксобензол». В это время началось более интен- сивное оснащение заводов, принадлежащих русским акционерным компа- ниям, рекуперационными установками. Проведенное в годы войны техни- ческое оснащение многих отечественных заводов установками для утили- зации побочных продуктов дало возможность уже в начале 1916 г. увеличить на этих предприятиях переработку каменного угля до 442 вместо 180 тыс. т в месяц до войны. Ежемесячное производство в начале 1916 г. утилизован- ных продуктов характеризуется следующими цифрами, т: каменноугольная смола 8850, сырой бензол 2460, аммиачная вода 4425, антрацен 100, чистый бензол — около 420, чистый толуол 450, сырой фенол — около 200. Выработка указанных ароматических продуктов в 1916 г. превысила их ввоз за последний, предвоенный 1913 г. За 1916 г. было выработано антра- цена 1300 т, а ввезено в 1913 г. 606 т, бензола вместе с толуолом — более 50 тыс. т, а импортировано в 1913 г. 3640 т [36, с. 249—250]. Побочные продукты сухой перегонки каменного угля с развитием кок- сохимии превратились в основные продукты переработки. Утилизация, разделение и очистка этих продуктов потребовали создания весьма слож- ных технических устройств и аппаратов, разработки соответствующих 190
Глава VI. Развитие химической технологии технологических схем. Достаточно вспомнить, что основные коксохимичес- кие продукты (не считая кокса) — коксовый газ, сырой бензол, каменноу- гольная смола — заключают в себе в общей сложности около 80 наимено- ваний различных веществ, насчитывающих, в свою очередь, не менее 160 сортов. В первые два десятилетия текущего столетия общая технологическая схема переработки каменного угля и его производных, а также аппаратур- ное оформление производства получили близкий к современному вид. Про- цесс вели в отапливаемых газом печах при нагревании каменного угля без доступа воздуха, шихту подсушивали, затем начиналось выделение угле- кислого газа и сероводорода. При 300—500° С органическое вещество угля интенсивно разлагалось, переходя в пластическое состояние, сопровож- дающееся выделением первичных газов, первичной смолы и образованием полукокса. При дальнейшем нагревании (при 500—1100° С) малопрочный полукокс теряет большую часть летучих веществ и переходит в твердый кокс, а первичные газы и смола образуют высокотемпературную каменно- угольную смолу и коксовальный газ. Выжженный раскаленный кокс тушили водой. Газ и газообразные побочные продукты коксования охлаж- дали и промывали, при этом выделялись каменноугольный деготь, сырой бензол, содержащий толуол и ксилол и другие гомологи ароматического ряда, а также аммиак, пианистные соединения и т. д. Затем в специальном цехе, оснащенном перегонными аппаратами (периодического или непрерыв- ного действия), перерабатывали (разгонка) деготь. Сырой бензол очищали в цехе ректификации. После выделения из коксового газа побочных продук- тов его применяли либо в качестве светильного газа, либо (в случае более глубокой очистки) как исходный продукт для синтеза аммиака. Продукты перегонки каменного угля на газовых и коксохимических заводах во всевозрастающих масштабах стали использоваться в виде сырья на предприятиях анилинокрасочной, фармацевтической и в других отраслях промышленности. 7. ВЫСОКОПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. СИНТЕТИЧЕСКИЕ КРАСИТЕЛИ От природных материалов к искусственным и синтетическим Достижения химии и химической технологии создали предпосылки Для получения искусственных и синтетических материалов и зарождения их промышленного производства. Интерес химической науки к искусственным материалам стал отчетливо проявляться со второй половины XIX в. Появление искусственных материалов — показатель качественно нового и более высокого (по сравнению с предыдущим периодом) уровня развития химии. Интересно отметить одну характерную особенность, свя- занную с появлением искусственных материалов. Исходным ориентиром при получении искусственных материалов вначале'по чти всегда служили известные и проверенные на практике природные материалы. Понятно, что первые исследователи, еще недостаточно вооруженные знаниями, не могли 191
Глава VI. Развитие химической технологии себе ставить иных задач, как воспроизведение с помощью доступных им средств и способов искусственных материалов, аналогичных природным или близких к ним по внешнему виду и свойствам. Так появились «ма- териалы-заменители», которые часто по своим свойствам и качеству усту- пали природным. Такие материалы стали весьма заметно прогрессировать с конца XIX — начала XX в. на мировом рынке под названием «сурро- гаты». Сам термин «суррогат» (от латинского surrogatus — поставленный взамен) символизировал неполноценность и более низкую качественность продукта. К. Маркс показал, что при машинном производстве спрос на сырые органические материалы увеличивался быстрее, чем их предложение, цена на них повышалась, производство расширялось, причем они начинали доставляться из более отдаленных районов. Эти же причины заставляли производить и применять различные суррогаты и использовать отходы производства4 [74, с. 47]. По мере появления прогрессивных способов и совершенствования хими- ческой технологии начинают создаваться некоторые искусственные мате- риалы, не уступающие, а в ряде случаев и превосходящие по качеству природные материалы. Искусственные материалы постепенно теряют зна- чение только заменителей. Их удельный вес в структуре химических ма- териалов возрастает. Особое место среди искусственных материалов заняли материалы, по- лучившие название «синтетических». Они появились в результате более глубокого преобразования вещества. Первые искусственные полимерные материалы получали в результате химической переработки лишь некоторых природных полимеров (целлюлоза, белки). Химический состав искусст- венных полимеров, представляющих модифицированные природные ма- териалы, предрешается составом исходных полимеров. Синтетические полимеры получают не на основе природных поли- меров, а из веществ совершенно иного состава и свойств. Исходным сырьем здесь могут служить некоторые простейшие низкомолекулярные вещества, например этилен, ацетилен, фенол и некоторые другие, которые в огром- ных количествах получаются при переработке нефти и каменного угля. Именно по этому пути пошла химия синтетических материалов в конце XIX — начале XX в. В принципе синтетические полимеры могут быть получены и из элементарных углерода, водорода и некоторых других эле- ментов. Синтетическая технология в химии эволюционизирует от исполь- зования готовых природных веществ и материалов через их все более сложную модификацию к получению новых материалов, не встречающих- ся в природе. Развитие химической технологии в рассматриваемый период позво- лило практически использовать природные полимерные материалы, в том числе наладить производство искусственных волокон на основе целлюлозы (нитроцеллюлоза, вискоза, ацетилцеллюлоза и др.) [75]. Значительный интерес проявился к пластическим массам, резине из натурального кау- чука, синтетическому каучуку. Крупные сдвиги были сделаны в области производства синтетических красителей и фармацевтических препаратов. 4 См. Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 25, ч. I, с. 131—132. 192
Глава VI. Развитие химической технологии Искусственные волокна Еще в 1735 г. французский ученый Р. А. Реомюр, основываясь на наб- людениях образования шелковой нити в организме шелкопряда, высказал предположение о возможности искусственного изготовления нити из ка- кой либо желатинообразной массы [72, с. 63, 64]. Интерес к этой проблеме возрос после того, как французским химиком А. Браконно в 1832 г. была впервые получена нитроцеллюлоза (нитрат целлюлозы). Исходным сырьем служил хлопок, содержащий до 95% чис- той целлюлозы. В результате нитрования целлюлозы и растворения полу- ченного продукта в смеси спирта с эфиром изготовляли коллодий, обра- зующий после испарения пленку. В 1855 г. получением суррогата естественного шелка интересуется Хр. Ф. Шенбейн [76, с. 282]. Во второй половине XIX в. запатентовано несколько способов изго- товления нитей искусственного шелка из нитроцеллюлозы. В 1883 г. англичанин Д. В. Свэн, продавливая раствор нитроцеллю- лозы в воду через отверстия в фильерах, получил тончайшие нити. Работы Д. В. Свэна были связаны с поисками способов изготовления нитей для ламп накаливания. Вскоре способ получил более широкое применение. Л.М. Бе- ринго использовал его для промышленного производства искусственного шелка. В 1885 г. впервые в истории на выставке в Лондоне демонстриро- вались кружевные ткани, изготовленные из нитроцеллюлозного волокна [63, с. 284; 75, с. 31]. К 1884 г. относятся работы французского исследователя Шардонне, завершившего в это время свои лабораторные опыты выделки искусствен- ного шелка. О своем способе получения искусственного шелка Шардонне подал записку в Парижскую академию наук. В 1891 г. под его руковод- ством в Безансоне было образовано акционерное общество, приступившее к созданию заводов искусственного шелка [76, с. 283]. Недостаток первых образцов нитроцеллюлозного волокна — его лег- кая воспламеняемость, связанная с содержанием в материале нитратных групп. Этот недостаток удалось разрешить Д. В. Свэну, который нашел способ омыления — химической обработки нитроцеллюлозы сульфидом аммония для удаления нитратных групп (денитрация). В 1857 г. швейцарский исследователь Швейцер открыл свойство цел- люлозы растворяться в водных растворах, содержащих аммиак и некото- рое количество гидроокиси меди. В 1890 г. Депесси получает патент на спо- соб выделки медноаммиачного искусственного шелка [76, с. 283]. В 1891 г. Фремери и Урбан (Германия) предложили использовать медноаммиачные растворы для выделки из них нитей для ламп накаливания. Г. Паули (впо- следствии профессор в Вюрцбурге) получает в 1897 г. искусственный шелк из медноаммиачных растворов. Производство медноаммиачных волокон было начато в 1899 г. в Аахене (Германия). Широкое распространение получили вискозные химические волокна («вискоза» — от английского слова «вязкий»). Патент на их производство был взят в 1893 г. английскими учеными Ч. Кроссом, Э. Бивепом и Бидлом. Способ основан на растворении целлюлозы в щелочах в смеси с сероуг- леродом. Получаемый продукт — вискоза (ксантогенат целлюлозы) — нашел широкое применение в производстве вискозного шелка. Небезынтересно 13 Заказ Ml 727 193
Глава VI. Развитие химической технологии отметить, что Д. И. Менделеев после изобретения способа производства вис- козных волокон высоко оценил это новшество и предсказал их большую перспективность. Промышленный выпуск вискозных волокон был впервые осуществлен в 1905 г. в английском городе Ковентри. В России к производству вискозных волокон было приступлено в 1909 г. на заводе в пос. Мытищи [75, с. 32]. Среди других искусственных материалов необходимо отметить ацетил- целлюлозу, представляющую продукт взаимодействия целлюлозы с ук- сусным ангидридом. Ацетилцеллюлоза была впервые изготовлена в 1869 г. П. Шютценбергером. В 1894 г. Ч. Кросс и Э. Бивен показали, что ацети- лирование целлюлозы интенсифицируется в присутствии катализаторов — серной кислоты пли хлористого цинка. Эти же исследователи разработали технический способ получения ацетилцеллюлозы. Первоначально ацетил- целлюлозу широко применяли в военной промышленности. После первой мировой войны возникла проблема использования мощностей заводов, изготовлявших ацетилцеллюлозу. В результате работ Дрейфуса в 1921 г. было организовано промышленное производство ацетатных волокон, по- лучивших впоследствии широкое распространение [75, с. 39, 40]. К рассматриваемому периоду относятся также попытки некоторых ис- следователей найти заменитель шерсти, в состав которой, как известно, вхо- дят белковые вещества. Поэтому изобретательская мысль пошла по пути создания белкового волокна, которое по своему составу и свойствам не от- личалось бы от натуральной шерсти. Способ изготовления такого волокна был предложен в 1904 г. немецким исследователем Тодтенхауптом. В качест- ве исходного материала использовали казеин — белок молока. Однако развитие промышленного производства искусственной шерсти из казеина было начато лишь в 30-х годах [75, с. 44]. Пластические массы и каучуки История пластических масс и каучуков неразрывно связана с развитием общих представлений о природе высокомолекулярных соединений. В тече- ние второй половины XIX в. в результате достижений органической и ана- литической химии был расшифрован состав природных высокомолекуляр- ных веществ — каучука и целлюлозы, даны первые определения процесса полимеризации, положенного в основу синтеза высокомолекулярных ве- ществ из низкомолекулярных соединений (мономеров). Огромное значение в области полимеризации имели работы А. М. Бутлерова, впервые подо- шедшего к рассматриваемой проблеме с позиции теории химического строе- ния. Это и некоторые другие выдающиеся достижения в области химии способствовали получению ряда искусственных и синтетических полимер- ных материалов. К концу XIX в. в наиболее развитых в техническом отношении капита- листических странах уже были созданы производства пластических масс на основе натурального каучука, целлюлозы и белка. В конце 30-х — начале 40-х годов XIX в. появился абонит — твер- дый упругий материал, продукт вулканизации каучука с большим коли- чеством серы (работы Ч. Гудьира и Т. Генкока) [72, с. 151; 77, с. 172]. В 1869 г. Д. Хайатт (США) получил целлулоид пластификацией нит- роцеллюлозы камфарой в смеси со спиртом и растительным маслом. Первое 194
Глава VI. Развитие химической технологии заводское производство целлулоида было создано в 1872 г. в США и затем в 1878 г. в Европе. Целлулоид был первым пластиком, полученным на ос- нове производных нитроцеллюлозы. Недостаток целлулоида — его легкая воспламеняемость — был устранен в 1907 г. заменой нитроцеллюлозы аце- тилцеллюлозой [76, с. 282]. К 1885 г. относится создание пластика «галалита», изготовленного на основе казеина при действии формальдегида. Полученный продукт пред- ставлял белый роговидный материал. Его промышленное производство началось в 1890 г. [63, с. 282]. Важной вехой в развитии химии полимеров стало появление и промыш- ленное производство синтетических феноло-формальдегидных смол. Их исто- рия ведет свое начало от работ А. Байера, получившего (1872 г.) при на- гревании смеси бензойного альдегида с фенолом в спиртовом растворе смо- лообразный продукт. Ученый показал, что и другие альдегиды с фенола- ми дают схожие материалы. К концу XIX в. появляются предложения на изготовление феноло-формальдегидных пластмасс. В результате глубоких исследований бельгийского химика Л. Г. Ба- келанда, работавшего в США, в 1907 г. было создано промышленное производство феноло-формальдегидных смол и на их основе пластмассы под названием «бакелит». В России проблема получения фенопластов была решена Г. С. Петровым. В результате его работ в нашей стране в 1914 г. началось производство фенопласта —«карболита», полученного поликон- денсацией фенола с формальдегидом в присутствии нефтяных сульфокис- лот. Производство было организовано в д. Дубровке близ Орехово-Зуева на заводе синтетических смол, выпускавшем 50 кг карболита в сутки. Значительное промышленное применение в рассматриваемый период по- лучил натуральный каучук. Несмотря на то что в Европе каучук был из- вестен со времен открытия Америки в XV в., практическое его использо- вание началось лишь в первой половине XIX в. В 1823 г. английский пред- приниматель Ч. Макинтош изобрел непромокаемые ткани, пропитанные раствором каучука в каменноугольном дегте. С тех пор память об изоб- ретателе сохранилась в названии непромокаемых плащей— «макинтошей». Однако первые непромокаемые ткани имели серьезные недостатки ввиду того, что каучук отслаивался от матерчатой основы. Широкое промышленное производство каучуковых изделий началось после открытия процесса вулканизации, состоящего в нагревании сыро- го каучука в смеси с серой при температуре 140—160° С. Процесс вулка- низации был разработан в 1839 г. Ч. Гудьиром (США) и независимо от него в 1843 г. Т. Генкоком (Англия). Вулканизированный каучук резко от- личался от сырого каучука более высокими прочностными характеристи- ками: эластичностью, тепло-и морозостойкостью, снижением степени на- бухания и растворимости в органических растворителях. С появлением процесса вулканизации каучука были заложены основы производства Резины. Наряду с серой в каучук стали вводить наполнители для прида- ния необходимых эксплуатационных свойств резине (тонкодисперсные про- дукты — сажа, мел и др.) [77]. Возросший спрос на каучук и его высокая стоимость стимулировали исследования способов получения синтетического каучука. Препятствием к разрешению проблемы синтеза было отсутствие данных о природе кау- чука, строении его молекулы. 195 13*
Глава, VI. Развитие химической технологии К 20-м годам XIX в. относятся первые работы, связанные с изучением химического состава природного каучука. В 1822 г. английский ученый А. Юр показал, что в состав каучука входят два элемента: углерод и во- дород. Однако количественные измерения Юра оказались недостаточно точ- ными. Этим вопросом занимался также М. Фарадей, подтвердивший (1826 г.) выводы Юра об углеводородном составе каучука. По их данным, соотноше- ние углерода и водорода в каучуке составляло 8:7 (вместо действительного 10 : 8). М. Фарадей, кроме того, обратил внимание на продукты пирогене- тического разложения каучука, состоящие из двух различающихся по температурам кипения и удельным плотностям жидких фракций. В 1834 г. Ж. Б. Дюма ив 1835 г. Ф. К. Химли впервыеустановпли правильный угле- водородный состав каучука и продуктов его разложения. Один из про- дуктов разложения (обладающий более низкой температурой кипения), как считают, был изопрен, сыгравший весьма важную роль в истории химии синтетического каучука. Еще М. Фарадей своими исследованиями пока- зал, что при обработке наиболее легко кипящей фракции концентрирован- ной серной кислотой и последующем разбавлении смеси водой происходит выпадение темного клейкого вещества. Таким образом, он впервые наблю- дал осмоление изопрена и других продуктов разложения каучука [78]. В 30-х годах XIX в. исследованиями продуктов разложения каучука занимались также Ю. Либих, В. Грегори, Д. Дальтон и некоторые другие химики [79]. Итоги первых исследований природного каучука подвел английский ученый Ч. Г. Вильямс, приступивший к систематическому изучению хи- мических свойств изопрена. В 1860 г. путем сухой перегонки каучука он также получил изопрен и впервые ввел это название в химическую лите- ратуру. Его исследования, в отличие от указанных выше ранних работ, но- сили систематический, углубленный характер. Ученый обнаружил, что на воздухе изопрен постепенно густеет и превращается в белую губчатую мас- су, которая при сжигании давала запах горелого каучука. Работы Вильям- са подготовили открытие полимеризации изопрена [78, с. 30—32; 79 ]. Аналогичный результат получил в 1879 г. француз Г. Бушар, обра- батывая изопрен соляной кислотой. В 1889 г. английский химик В. А. Тиль- ден синтезировал изопрен из скипидара, пропуская его пары через на- каленную докрасна трубку. Действием соляной кислоты и хлористого нитрозила он превратил полученный продукт в каучукоподобную массу. В. А. Тильден описал свойства синтетического каучука и отметил его способность при нагревании с серой, подобно натуральному каучуку, да- вать плотное, эластичное вещество. Было также установлено, что изо- прен при длительном хранении (несколько лет) превращается в каучук (63, с. 278]. Рядом исследований была также установлена возможность получения каучукоподобных продуктов из других простейших соединений, в том чис- ле из бутадиена. В 1885 г. профессор И. Л. Кондаков получил каучу- коподобное вещество из диметилбутадиена (раньше назывался диизопропе- нилом) полимеризацией его в присутствии спиртового раствора щелочи или под воздействием света. На основе работ И. Л. Кондакова в Германии в 1918 г. была выпущена небольшая партия синтетического каучука, назван- ного метилкаучуком. 196
Глава VI. Развитие химической технологии В начале текущего столетия состав каучука изучал К. Гарриес, пока- завший, что каучук представляет собой полиизопрен. В 1911 г. ученый вместе со своими сотрудниками разработал метод полимеризации диолефи- нов, применив в качестве катализатора металлический натрий. Ему же принадлежит осуществление метода эмульсионной полимеризации оле- финов. В России над проблемой получения синтетического каучука работал ряд ученых. Так, ученик А. М. Бутлерова А. Е. Фаворский опубликовал в 1885 г. работу о способности кротонилена полимеризоваться. Он также на- шел, что ацетиленовые углеводороды могут взаимно превращаться в дву- этиленовые. Исследования А. Е. Фаворского и его учеников в области непредельных соединений стали теоретической основой производства синте- тического каучука. Решение этой проблемы принадлежит ученику А. Е. Фаворского известному русскому ученому С. В. Лебедеву. В 1908— 1913 гг. он исследовал полимеризацию углеводородов ряда бутадиена (дивинила) и простейшего углеводорода аллена и опубликовал работы по полимеризации изопрена и дпизопропенила. В 1910 г. С. В. Лебедев впер- вые получил образец синтетического бутадиенового каучука. На основе этих и последующих работ ученого в нашей стране впервые в мире была создана промышленность синтетического каучука (1932 г.). Кроме С. В. Лебедева и его сотрудников, исследованиями в области синтетического каучука в России с 1911 г. занимался И. И. Остромыслен- ский, с 1913 г. Б. В. Бызов и ряд других химиков [63, с. 279, 280]. К числу материалов, появившихся в рассматриваемый период и на- шедших весьма большое практическое распространение, относится гут- таперча, получаемая из' смолы гуттаперченосных растений. По своему составу и свойствам гуттаперча близка к натуральному каучуку. Основ- ной ее компонент — высокомолекулярный транс-полиизопрен-гутта, пред- ставляющий изомер цис-полиизопрена, углеводорода натурального кау- чука. Кроме гутты, гуттаперча содержит смолы, белковые вещества, влагу и т. д. Сок гуттаперчи затвердевает скорее, чем сок каучука. Сырая гут- таперча тверже сырого каучука и менее эластична. В основу технологи- ческой переработки сырой гуттаперчи положена вулканизация. Гутта- перчу, используемую в технических целях, снабжали различными наполни- телями. Ее стали широко применять в качестве изоляционного материала в производстве подводных кабелей, для выделки хирургических инстру- ментов, пломбирования зубов, при изготовлении предметов домашнего обихода и в других областях [72, с. 151, 152]. Красители До середины XIX в. для окраски текстильных материалов, кожи, ме- хов, бумаги, древесины и других продуктов использовали преимущест- венно органические красители, получаемые обычно из «красильных рас- тений», в небольших количествах из животных организмов, а также ми- неральные краски. Стоимость красителей, особенно органических, была весьма высокой. Под влиянием всевозраставшего спроса на красители назрела необхо- димость разработки способов их получения синтетическим путем. К рас- сматриваемому периоду появились необходимые научные и технические пред- 197
Глава VI. Развитие химической технологии посылки для развития синтеза красителей и организации их промышленно- го производства. Среди факторов, стимулировавших работы в области синтеза красителей, необходимо отметить следующие: обеспеченность хи- мических предприятий вспомогательными неорганическими материалами — серной кислотой, хлором, содой, едким натром и некоторыми другими продуктами основной химической промышленности; широкое распростра- нение промышленных способов переработки каменного угля, ставшей крупной сырьевой базой ароматических соединений — бензола, нафта- лина, толуола, ксилола, антрацена; успехи органической химии, в ре- зультате которых получил развитие тонкий химический синтез. Важнейшей вехой в истории синтетических красителей является откры- тие в 1842 г. русским химиком Н. Н. Зининым реакции восстановления нитробензола до анилина. Принципы этой реакции лежат в основе синтеза разнообразных ароматических аминов (класс азотсодержащих органиче- ских соединений), широко используемых для производства синтетических красителей, фармацевтических препаратов и других веществ тонкого хими- ческого синтеза. Первые синтетические красители на основе анилина были получены в 1856 г, английским химиком В. Перкином и независимо от него польским химиком Я. Натансоном. Результатом исследований В. Перкина было получение фиолетового красителя — мовеина. Исходными веществами служили сернокислая соль анилина и бихромат калия, которые в результате реакции дали совершен- но черный осадок. После его очистки и растворения в винном спирте В. Перкин неожиданно для себя получил фиолетовый раствор с замеча- тельными окрашивающими свойствами. В том же году он запатентовал свое открытие, а в 1857 г. было создано фабричное производство мовеина на заводе недалеко от Гринфорд Грин [80, с. 9, 10]. Я. Натансон, нагревая анилин (содержащий примеси орто- и парато- луитдинов) с безводным хлоридом олова синтезировал ярко-красный кра- ситель фуксин. В 1858 г. этот краситель синтезировал и А. Гофман (Гер- мания). Фабричное производство фуксина организовал в 1859 г. фран- цузский химик Э. Верген [80, с. 10]. Яркость и сочность цветов, окрашенных синтетическими красителя- ми материалов, привлекли к ним внимание химиков. В 1861 г. А. Гофман установил состав фуксина и наметил пути изготовления синтетических красителей с различными цветовыми оттенками. К 1878 г. относятся ра- боты немецких химиков братьев Э. и О. Фишер, установивших строение некоторых других анилиновых красителей. В истории синтетических красителей большое место заняли аромати- ческие дпазосоединения, позволившие изготовлять разнообразные по цвету красители. Открытие диазосоединений принадлежит И. П. Гриссу, по- лучившему их в результате обработки анилина и других первичных аро- матических аминов азотистой кислотой. В 1875 г. немецкий химик В. Мей- ер предложил использовать для этих целей не азотистую кислоту, а ее соли в присутствии серной или соляной кислот [72, с. 77]. В 1876 г. А. Гофман и его соотечественник О. Витт установили строение дпазосоединений. К числу простейших диазосоединений относится диазобензол, легко вступаю- щий в реакцию с фенолами и ароматическими основаниями. В результате образуются устойчивые основания, которые с кислотами дают разнооб- 198
Глава VI. Развитие химической технологии разные красители. Большую гамму красителей удалось получить в резуль- тате взаимодействия диазосоединений с производными нафталина (нафтены, нафтиламины) [63, с. 179]. В 1868 г. немецкие химики К. Гребе и К. Т. Либерман расшифровали строение ализарина, издавна производившегося из корней марены. Они установили, что ализарин является производным антрахинона — широко доступного продукта, получаемого окислением антрацена, входящего в состав каменноугольной смолы. К. Гребен К. Т. Либерман первые синте- зировали ализарин, п с 1869 г. началось его промышленное производство. В связи с широким распространением синтетического ализарина и его низкой стоимостью разведенпе марены было полностью прекращено. Наряду с ализарином на основе производных антрахинона было получено много других красителей. Большое научное и практическое значение имел синтез индиго —ценного естественного красителя темно-синего цвета. Индиго — известный с глубокой древности краситель, добывавшийся из растений. Его получение из растений сопряжено со значительными трудностями. Индиго применя- ют при крашении не в том виде, в котором он содержится в растениях. В результате исследований в конце XIX в. было установлено, что инди- гоносные растения содержат глюкозид индикан, который при ферментации превращается в глюкозу и белое индиго или лейкосоединение. Окислением лейкосоедпнения получают синее индиго, или индиготин. Структура индиго- тина была установлена А. Байером. Синтез индиго осуществлен им же в 1880 г. Однако лишь через 17 лет — в 1897 г. производство этого краси- теля было поставлено на промышленную основу [80, с. 13]. Выпуск ин- диго быстро возрастал. За период с 1900 по 1913 г. производство индиго в Германии увеличилось с 1873 до 37 350 т. До 60—70-х годов XIX в. химия красителей развивалась преимуществен- но в Англии и Франции. На состоявшейся в 1862 г. в Лондоне Всемирной промышленной выставке все 13 наград, присужденных за производство «смоляных красок», получили исключительно французы и англичане. Последняя четверть века характеризовалась быстрым развитиемпромышлен- ности синтетических красителей Германии. К концу XIX в. германская промышленность синтетических красителей вышла на первое место в мире по уровню научных и технологических разработок п масштабам производ- ства [80, с. 10]. Среди предприятий анилинокрасочной промышленности Германии особое значение приобрела Баденская анилиновая и содовая фабрика, основанная в 1863 г. в Мангейме и затем переведенная в Людвигсгафен. Производство этой фабрики быстро расширялось, о чем свидетельствует рост числа работающих. За период с 1866 по 1909 г. число работающих на этой фабрике возросло с 30 до 7527 чел. Кроме того, производство кра- сителей в Германии было создано в Эльберфельде (1860 г.), возле Франк- фурта-на-Майне (1870 г.), в окрестностях Берлина (1873 г.). Германия превратилась из страны, ввозящей красители, в страну, которая стала экспортировать их во многие страны мира. Так, вывоз из Германии анилина и других органических красителей за период с 1880 по 1913 г. увеличился с 2140 до 64 288 т, ализарина и ализариновых красите- лей — с 5888 до 11 040 т. Экспорт индиго в 1913 г. по сравнению с 1900 г. возрос с 1873 до 33 353 т [80, с. 14]. 199
Глава VI. Развитие химической технологии Примечательно, что синтетические красители ввозили из Германии Англия н Франция, известные в недалеком прошлом как основные постав- щики этой продукции на мировом рынке. Производство синтетических красителей в России занимало небольшой удельный вес в продукции химической промышленности. До первой ми- ровой войны красители ввозили в значительных количествах из-за грани- цы, в основном из Германии. Так, в 1909 г. импорт красителей в Россию превысил сумму 12 млн. руб., в 1911 г.— 13,2 млн. руб. До первой мировой войны в нашей стране в небольших количествах вы- рабатывали ализарин, некоторые ализариновые краски. На трех заводах выпускали анилин в количестве около 2450 т в год. В результате его ввоз снизился с 442 т в 1908 г. до 262 т в 1913 г. Однако потребность в краси- телях была намного большей, чем производственные мощности русских фабрик. ПоиМеющимся данным, в 1913г. в Россию ввозили красителей и про- межуточных продуктов (включая и те, которые требовались для изготов- ления фармацевтических препаратов) И 270 т, индиго 655 т и готовых кра- сителей 1476 т. Значительное оживление в развитии русской анилинокрасочной про- мышленности наступило в годы первой мировой войны. К учрежденному Российскому акционерному обществу химической промышленности («Русско-краска») перешел Кинешемский завод, выпускавший некоторые красители и продукты. С 1916 г. на Рубежанском заводе приступили к производству фенола. В 1916 г. заводы «Русско-краски» изготовили в об- щей сложности 234 т красителей, в том числе 82 т азокрасителей для хлоп- ка и шерсти. Во время войны в России значительно возросло производство анилина. Его выпуск был организован на Тентелевском химическом заводе (Пет- роград), на заводеП. К. Ушкова и К0, «Русско-краска» (1000 т в год), «Тригор», на Русско-Балтийском химическом заводе и некоторых других [36, с. 254, 255]. Прогресс в области синтеза красителей и интенсивное развитие ани- линокрасочной промышленности оказали большое влияние на другие об- ласти химической промышленности, особенно связанные с производством лекарственных препаратов, взрывчатых веществ, фотографических реак- тивов и т. п.
Глава VII СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА 1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОГРЕССА СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Развитие капиталистического машинно-фабричного производства прев- ратило строительную индустрию последней трети XIX в. в одну из крупных отраслей хозяйства. Расширилась ее материальная база, особенно под. влиянием притока новых строительных материалов. Среди них большой удельный вес заняли металлы и сплавы, позволившие создавать разнооб- разные строительные конструкции и сооружения, конструировать для производства строительных работ механизмы и машины, о которых рань- ше инженеры и конструкторы могли только мечтать. Успехам строительной техники способствовал также общий подъем научных исследований, прямо или косвенно связанных с запросами строительства. Большую роль игра- ла строительная механика, ставшая действенным фактором научно-тех- нического прогресса в строительном деле. В этот период среди важнейших строительных материалов широкое распространение получили литая сталь, быстротвердеющие цементы и железобетон. Появление в 50—60-х годах XIX в.новых массовых способов получения литой стали (бессемеровский и мартеновский) и ее быстрое внедрение в различных областях техники привели к ее использованию и в строитель- стве. Литыми сталями не замедлили воспользоваться мостостроители, за- нятые усилившимся в это время сооружением железных дорог в большин- стве капиталистических стран и в их колониальных владениях. Пионером применения в мостостроении нового материала выступил бу- дущий строитель знаменитой 300-метровой парижской башни А. Г. Эйфель, создавший из литой стали 5 мостов в Португалии и 3 моста во Франции. В России мостостроением занимался Н. А. Белелюбский, автор Сызран- ского моста через Волгу. Строительство портовых сооружений из цементного бетона, стимули- ровавшееся развитием морской торговли многих капиталистических дер- жав с их заморскими колониями, быстро обнаружило существенный не- достаток этого материала — .медленное возрастание его эксплуатацион- ной прочности. Этот недостаток особенно сильно сказался в военном деле при строительстве мощных укреплений. Необходимость быстрого восста- новления разрушенных бомбардировкой стен дала толчок поискам цемен- тов с максимально короткими сроками твердения. В результате было об- наружено, что увеличение содержания в них кремнезема сверх обычных Для портландцемента 7% сокращает процесс твердения с 30 сут до 24 ч. В 1908 г. американец Г. С. Шпекман и француз М. Вид, доведя независимо- друг от друга этот компонент до 35%, создали новый цемент, получив- 201
Глава VII. Строительная техника ший название глиноземистого [1, с. 241]. С большим эффектом он был использован французами в 1914 г. при восстановлении в течение одних суток поврежденных немецкой артиллерией укреплений Вердена. В дру- гих европейских странах производство глиноземистого цемента началось только после окончания первой мировой войны. В нашей стране глиноземистый цемент вошел в употребление только после Великой Октябрьской социалистической революции благодаря трудам А. А. Байкова и П. П. Будникова. Но знаменательно, что еще Д. И. Менделеев [2, с. 514] указывал на сходство глинозема и кремне- зема, образующих соединения с кальцием, которое и послужило изобретате- лям глиноземистого цемента основанием для того, чтобы поменять места- ми содержание этих двух окислов в цементной шихте. В 60—70-х годах XIX в. развитие строительной техники ознаменова- лось распространением замечательного нового материала — железобето- на [3, с. 67—119; 4, с. 34—41, 51—60]. В 1873 г. один из изобретателей железобетона, француз Ж. Монье по- лучил патент на мосты из этого материала. В мостостроении открывались большие перспективы, появилась возможность устранить многие затруд- нения [3, с. 90]. Проблема строительства мостов особо остро стояла в коло- ниальных владениях капиталистических стран, эксплуатировавших их природные богатства. Для сооружения мостов обычно применяли те- саные камни точных размеров и железо специальных марок. Для уклад- ки на место тяжелых камней и элементов металлических конструкций тре- бовались мощные подъемные механизмы и особые транспортные приспособ- ления. Частые перебои в доставке этих материалов нередко вызывали приостановку работ. Между тем применение железобетонных конструкций не требовало для транспортировки крупных средств, так как большую часть их компонентов составляют широко распространенные в природе песок и гравий, которые можно было добывать на месте строитель- ства. В 1875 г. Ж. Монье представил экспертной комиссии модель железо- бетонного моста, которая выдержала испытание нагрузкой. В том же году изобретатель построил по этой модели пешеходный мостик про- летом 16 м и шириной 4 м. Первые промышленные мосты появились в 1887 г. Большая часть из них была сооружена в Германии и Австро-Венг- рии [5, с. 254]. В течение 12 лет после осуществления первого железобетонного моста Берлинское акционерное общество железобетонного строительства, купив- шее патентМонье, возвело320 таких сооружений. Наиболее характерными были два моста военного назначения в Пуэрто-Рико, построенные амери- канцем Тахером. Немалую роль в развитии железобетонного строительства сыграла фор- тификация. Недостаточная стойкость бетонной стены против бризантного действия динамита побудила бельгийскую фирму «Общество известей и цемента» в 1897 г. провести сравнительные испытания армированного и неармированного бетона, показавшие вчетверо большую стойкость пер- вого. Это обусловило широкое использование железобетона в фортифика- ционной технике [6]. Большой интерес к железобетону вызвала его достаточно высокая огне- стойкость [7, с. 36 — 37]. В отличие от него металлические кон- 202
Глава VII. Строительная техника струкции (например, железные бал- ки перекрытий) во время пожаров быстро разрушались. Железобе- тонные же сооружения выдержи- вали действие огня в течение 4— 5 ч. Сравнительное испытание пе- рекрытий из железобетона и вол- нистого железа в 1886 г. в Кельне доказало преимущества первого, а на конкурсе, проведенном в 1893 г. Берлинским страховым обществом, железобетон системы Монье полу- чил высшую награду. В 1904 г. после большого пожара в Балти- море (США) из 300 зданий с метал- лическим каркасом уцелело только 16. Было установлено, что нагрев до 500° С снижает сопротивление железа растяжению на 50%, до 600е С — на 70%, до 700°С — на 75% и до 800е С — на 80%. После балтиморской катастрофы стало ясно, что в сооружениях, где име- ются горючие материалы, металл конструкций нельзя оставлять от- Александр Гюстав Эйфель крытым, а следует обязательно об- (1832—1923 гг.) лицовывать его. Однако оказалось, что даже такие прочные и стойкие природные материалы, как песчаник и гранит, сильно разрушаются под дей- ствием высокой температуры. Это привлекло внимание строителей к железо- бетону. Другим большим недостатком железных конструкций оказалась кор- розия [7, с.36]. Так, в результате ее в 1911 г. были вынуждены разобрать знаменитую Галерею машин Всемирной парижской выставки 1889 г., пост- роенную инженером М. Ж. Котансеном в сотрудничестве с архитектором Ф. Ш. Л. Дютером. Она представляла собой стальной остекленный трех- шарнирный стрельчатый свод пролетом 115 м. длиной 450 м при стреле подъема 45 м. Рост в эпоху монополистического капитализма земельной ренты в круп- ных и густонаселенных городах мира вызвал увеличение высотности зданий (8, с. 27]. Доставшаяся строителям в наследство от предыдущей эпохи практика сооружения зданий (до 6-го этажа толщина стен составляла 1/в их высоты) приводила к «съеданию» стеной полезного внутреннего их объема. Кроме того, рост собственного веса стены требовал уменьшения размеров светопроемов. Это побудило американца М. Барона Дженни ® 1885 г. разгрузить массу стены при помощи металлических стоек, прохо- дящих внутри простенков через всю высоту здания. Такая конструкция, получившая название скелетной, позволила «дотянуться» до 20-го этажа. Но только в 1890 г. его соотечественник Салливен, разрезав стену на поэтажные пояса и превратив таким образом прежний скелет в каркасную 203
Глава VII. Строительная техника металлическую этажерку, несущую легкое заполнение, смог перешагнуть через двадцатиэтажный предел, достигнув к моменту первой мировой вой- ны 40 и более этажей. То же каркасное решение повторили в 1903 г. фран- цуз О. Перре при строительстве жилого дома в Париже и американец Ф. Л. Райт при сооружении нескольких банков в Нью-Йорке. Примером наиболее значительного высотного дома с металлическим каркасом у нас в стране может служить построенный в 1908 г. Р. И. Клей- ном московский универсальный магазин «Мюр и Мерелпз» (теперь ЦУМ). Железобетонное здание подобного типа было сооружено в 1912—1913 гг. в Москве же И. Кузнецовым для промышленника Н. Второва (Деловой двор). Начиная с 1900 г. строительство предназначенных для военных целей дирижаблей, достигавших длины 130 м и диаметра 12 м, вызвало нужду в огромных ангарах, без которых эти гиганты в причаленном состоянии становились игрушкой ветра. В 1908 г. германское правительство объя- вило конкурс на проект такого сооружения. Среди представленных вариан- тов были конструкции пз древесины, металла и из совсем нового тогда — железобетона. Рекордными явились ангары француза Э. Фрейсине (о них будет специально сказано далее) [7, с. 36—45]. Новое в строительстве побудило к развитию и строительную механику. Знания, доставшиеся в наследство от предыдущего периода, оказались недостаточными для расчета сооружений, новых по конструкции и по при- меняемым метериалам. Строители вынуждены были все чаще обращаться к теории упругости, уравнения которой были весьма сложными. Выход из создавшегося положения был найден в использовании метода физиче- ских аналогий. В 1887 г- Г. Р. Кирхгоф [9, с. 307] обнаружил, что общие уравнения равновесия упругого стержня тождественны с уравнениями дви- жения твердого тела относительно неподвижной точки. Подобную же ана- логию между балкой и плавающим в воде брусом установил в 1898 г. наш соотечественник В. Г. Шухов [10]. Стимулом для поисков новых формул явилось широкое применение бетона в сочетании с железом. В связи с тем что этот материал оказался «не подчиняющимся» закону Гука, потребовались интенсивные эксперимен- тальные исследования и поиски математических уравнений, выражающих связь напряжения с относительными деформациями. Основоположником этих опытов, проведенных в 1897 г., был немецкий профессор К. Бах. Соотечественник Баха Р. Мемке в том же году сравнил различные форму- лы зависимости между напряжением и деформацией, предложенные для материалов, «не подчиняющихся закону Гука» [9, с. 425]. 2. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА НА СТРОИТЕЛЬНУЮ ТЕХНИКУ Ряд новых проблем поставило перед строительством широкое применение электроэнергии [11, с. 330, 413: 12]. Осуществление в 1882 г. французом М. Депре передачи постоянного тока по неизолированным проводам на 57 км поставило задачу сооружения мачт высотой не менее 20 м, достаточно жестких по вертикали и устойчивых в направлении, перпендикулярном расположению проводов. 204
Глава VII. Строительная техника В 1891 г. русским инженером М. О. Доливо-Добровольским осу- ществлен переход с постоянного тока на переменный. В результате увеличилось расстояние передачи электрического тока до 170 км и началось строительство гидро- электростанций на реках шириной более 300 м с напором воды выше 15 м. Чтобы сосредоточить напор в одном месте, потребовались, кро- ме плотины, еще и сливное устрой- ство в виде открытого канала или тоннеля, а также сооружение водо- хранилища. Возникла потребность в бетонах прочностью выше 300 кГ/см2 и цементах со скоростью твердения, измеряемой не неделя- ми, а сутками. Достижения в области электро- энергетики и электротехники дали возможность шире и эффективнее использовать в строительстве ме- таллические конструкции. Боль- шое значение имело открытие и ис- пользование в строительных рабо- тах электрической сварки, кото- рая стала быстро вытеснять тради- ционные способы соединения эле- ментов и узлов конструкций — клепку и кузнечную сварку. Исследования, проведенные в 60-х годах XIX в. в Вульвичском арсенале (Англия), по- казали, что если прочность шва, выполненного кузнечной сваркой, равна сопротивлению сплошного листа железа, то в заклепочном шве она со- ставляет только 0,6 этой величины. Электросварка, легче и проще кузнеч- ной, дала возможность получать соединение, которое не только не снизило коэффициент прочности стыкового шва, но даже повысило его до 140% сопротивления свариваемого металла. С введением электросварки отпала необходимость в заклепках и накладках, в результате чего вес металличе- ских конструкций удалось уменьшить до 50%. Большое значение в прогрессе строительства имело распространение электрического освещения, которое пришло на смену освещению газовому. Особенно важной была прожекторная форма — система заливающего света, при которой на специальных мачтах высотой 15—30 м укрепляли 6—12 ламп мощностью 500—2000 Вт. Введение этой системы позволило круглосуточно вести строительные работы, которые ранее всегда выполня- ли только в дневное время. Прогресс в области электроэнергетики затронул и ряд других вопросов, неразрывно связанных со строительной техникой. Один из них—исполь- зование утилизационного тепла паротурбинных электростанций. Разре- шение проблемы отвода огромных количеств горячей конденсационной 205
Глава VII. Строительная техника воды с электростанций открыло возможность использования ее для отоп- ления промышленных и жилых зданий. В результате было положено начало строительству крупных комбинированных энергетических объектов, вы- рабатывавших не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды и пара. Применение электроэнергии оказало огромное влияние на строитель- ство многоэтажных зданий, чему во многом способствовало развитие на базе электропривода техники вентиляции и водонасосного хозяйства. Электромотор освободил вентилятор от связанной с использованием пара групповой ременношкивной трансмиссии и обеспечил возможность ставить его в любой требуемой условиями эксплуатации точке здания. Кроме того, резко возросла эффективность вентиляционных средств, ос- нащенных электроприводом. Если при паровом приводе напор достигал максимального значения 5 —10 мм вод. ст. и производительность не превы- шала 1700 м3/мин, то электрические вентиляционные установки позволили увеличить напор до 100 мм вод. ст. с производительностью до 2800 м3 /мин. Аналогичным был результат применения в водоснабжении работающих от электромоторов быстроходных центробежных насосов. Если поршневые паровые насосы при максимальной скорости вала 300 об/мин могли под- нять воду на высоту не более 50 м, то электрическая установка позволила повысить скорости до 750, 1000. 1500 и 3000 об/мин и напор до 60—100 м. Этим было обеспечено водоснабжение многоэтажных зданий, начало строи- тельству которых было положено сооружением в 1893 г. 20-этажного дома в Чикаго. Наряду с этим строительная техника сама оказала большое влияние на электроэнергетику. Так, железобетон расширил возможности строи- тельства громадных плотин для гидроэлектростанций. Крупнейшим со- оружением являлась плотина Кео-Кук, построенная в 1912 г. на реке Миссисипи. Плотина имела длину 1410 м, ширину по низу 13 м, высоту над уровнем воды 13 м располагала водосливами с металлическими затворами, управляемыми при помощи электричества из здания станции. Она обслуживала установку мощностью 200 тыс. кВт и передавала элек- трический ток в г. Сан-Луис на расстояние 272 км. Не менее важную роль сыграл прогресс металлоконструкций в развитии передачи электрической энергии на большие расстояния, а также радио- связи, предъявивших спрос на высокие антенны и мачты электросетей. 3. ОСВОЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА К 70-м годам XIX в. широкое распространение в строительстве по- лучили цементный бетон и прокатное железо. Специфические эксплуа- тационные свойства каждого из названных материалов обусловили их преимущественное применение в той или иной области строительства. Специфичность бетона — высокая прочность на сжатие, огнестойкость, водостойкость, жесткость и долговечность. Но наряду с этим бетон слабо сопротивляется растягивающим усилиям, в отличие от железа, прекрасно работающего на сжатие, растяжение и изгиб [13, с. VI—XII]. Недостаток железа — высокая коррозийность и слабая огнестойкость [7, с. 37; 8, с. 33]. • 206
Глава VII. Строительная техника По механическим свойствам бетон и железо совершенно различны. В связи с этим инженерная мысль долгое время и не пыталась соединить вместе зти два материала. Решение данной задачи было найдено на прак- тике. Работая, как и всякий камень, на растяжение во много раз хуже, чем на сжатие, бетон, широко вошедший в употребление в середине XIX в., оказался пригодным для тонких перегородок, тонкостенных резервуаров, а также балок пролетом более 4 м, который лимитировался малой прочно- стью их нижней зоны, испытывающей растяжение. Было также замечено, что железо при температурах выше 500° С становилось текучим, теряя при этом до 50% своей прочности на растяжение, в результате чего кон- струкции из него утрачивали свою несущую функцию. Вполне естественно, что строители заинтересовались возможностью усиления одного из этих материалов другим [3, с. 71]. Огнезащиту железа предложил англичанин В. Ферберн, который в в 1859 г. одел бетоном и снаружи и изнутри свод из листового железа, уложенный по тавровым ребрам. Упрочнил бетон француз Ж. Монье. В 1862 г. он изготовил большие цветочные кадки из железа и цемента, в которых каркас из железной проволоки покрывался затем цементным раствором. Насколько актуальна была проблема соединения железа с бетоном, видно из того, что почти одновременно с Ферберном и Монье ею занимались англичанин И. Брюнель (1835 г.), француз Ф. Куанье (1861 г.), американцы Т. Хайят (1870 г.) и В. Е. Уорд (1875 г.). Однако заслуга широкого практического внедрения армированного железом бетона принадлежит именно Монье, который в течение 11 лет применял его в производстве труб, плит, мостов, лестничных маршей, железнодорожных шпал, плоских и сводчатых покрытий. Действительно самостоятельным новым строительным материалом железобетон стал лишь после того, как немцы Г. Вайс и М. Кёнен в 1887 г. перенесли арматуру из середины сечения, куда ее укладывал Монье, в нижнюю, испытывающую растяжение зону балки и плиты. Известно, что Монье, увидев изготовление плиты на одной из берлинских построек, возводившихся Вайсом, запротестовал против новой техноло- гии, сердито спросив: «Скажите, кто изобретатель этой конструкции — Вы или я?». На это производитель работ спокойно ответил: «Вы первый соединили железо с бетоном, и поэтому я называю эту конструкцию си- стемой Монье, по я первый правильно расположил железо в бетоне, хотя, к сожалению, и не мог получить на это патента» [7, с. 37]. Увеличение пролета железобетонной плиты до 5 м, ставшее возможным после новшества, внесенного Г. Вайсом и М. Кененом, вскрыло, однако, противоречие между ее собственным весом и ее несущей способностью. Вес плиты по мере роста пролета увеличивался быстрее, чем росли ее линейные размеры. Доля ее собственного веса в общей нагрузке на конструкцию достигала такого значения, что перекрытие смогло нести только само себя. Нижние две трети бетонного компонента плиты стано- вились «мертвой массой», и железобетонная конструкция достигала своего первого весового («гравитационного») барьера. Решение было найдено бельгийцем Ф. Геннебиком, который в 1892 г. удалил из промежутков между основными элементами арматуры (стержнями сопротивления) нижние две трети бетона и заменил таким образом прямоугольное сечение 207
Глава VII. Строительная техника плиты ребристым, объединив плиту с балкой, что позволило увеличить пролет до 6 м [13, с. VIII]. Однако ребристая плита Геннебика, увеличив пролетные возможности этой системы перекрытия по сравнению с плоской плитой Монье, создала неудобство, уменьшив как раз на величину ребер полезный объем поме- щения. Это особенно почувствовали при сооружении производственных зданий. II специалисты по железобетону стали искать пути повышения жесткости плоской плиты. Он был найден в укладывании двупутной ар- матуры, т. е. в армировании в двух взаимно перпендикулярных направ- лениях. Приоритет этого изобретения принадлежит русскому инженеру А. Ф. Лолейту [14, с. 246; 15], который предложил (1905 г.) и осуществил такое безбалочное перекрытие в 1909 г. при сооружении пятиэтажного фабричного корпуса и рассчитал его как систему широких перекрывающих- ся балок, работающих в двух направлениях. За рубежом это решение было найдено только в 1913 г. американцем Г. Г. Элли. В России железобетонное строительство началось с возведения в 1884 г. свода пролетом 4,26 м на ткацкой фабрике в Реутове. При этом наши оте- чественные строители разработали оригинальные решения [14, с. 244]. Так, Н. М. Абрамов (1904 г.) и В. П. Некрасов (1907 г.) предложили новое средство борьбы с поперечной деформацией колонн: первый — че- тырехгранную спираль арматуры вместо введенной в 1902 г. французом А. Г. Консидером цилиндрической, требовавшей для колонн более слож- ной опалубки; второй — так называемые сводные связи в виде попереч- но расположенных в колонне металлических сеток. А. Ф. Лолейт создал плоское безбалочное перекрытие, о котором говорилось выше. Применение сталей повышенной прочности (более 22 кг/мм2), вызван- ное потребностью в большепролетных сильнонагруженных конструкциях, выявило большую разницу линейной деформации компонентов железо- бетона на растяжение: железа (1—10 мм на 1 м длины) и бетона (лишь 0,1—0,15 мм/м). Так на пути развития этого материала встал новый барь- ер — деформационный [16, с. 10]. Сцепление железа и бетона, явившееся одной из важнейших предпосылок сочетания их в единый строительный материал, здесь стало деконструктивным фактором. Оно обусловило появление трещин в минеральной составляющей, которые, превысив ширину 0,2—0,3 мм, открывали доступ к арматуре влаги, воздуха и других веществ, ускоряющих коррозию материала конструкции. Расстояние между трещинами, их число и ширина зависели от величины силы сцепления. При слабом сцеплении это расстояние было больше, число трещин меньше и ширина их значительнее. При более прочном сцеплении промежутки между трещинами становились меньше, число трещин больше и каждая из них в отдельности уже. Чтобы уменьшить расстояние между трещина- ми и, следовательно, их ширину, потребовалось усилить сцепление ар- матуры с бетоном. Этого достигли, заменив гладкую арматуру стержнями переменного периодического профиля. Повысив сцепление примерно в два раза, удалось во столько же раз уменьшить ширину раскрытия трещин. Это позволило применить сталь прочностью до 30 кГ/мм2 и увеличить пролеты сборных железобетонных балок до 9 и даже до 12 м. Проведенные в 1887 г. М. Кененом и И. Баушингером (Германия) экспериментальные исследования железобетонных балок и плит обнару- жили, что при появлении в растянутой зоне бетона трещин нейтральная 208
Глава VII. Строительная техника плоскость вопреки первоначальному предположению начинает приближать- ся к верхней части [17, с. 172—173]. Это поставило под сомнение всю теорию Кёнена. Исходя из кёненовской идеи полной согласованности ра- боты железа и бетона, немецкий инженер Ф. Нейман в 1890 г. предполо- жил, что железобетонную плиту можно рассматривать как однородное тело и поэтому к ней применима обычная формула изгиба. Но, учитывая разницу модулей упругости металла и бетона, он ввел в расчет специаль- ный множитель, выражающий отношение между обоими модулями. Это позволило неоднородное сечение армированного металлом бетонного элемента условно выразить в однородном сечении, что получило название «приведения железа к бетону». Так было положено начало теории железобетона, названной впослед- ствии классической. Конкуренция бетона и железобетона с кирпичом создала проблему усовершенствования кирпичной кладки. Наступило время,— писал аме- риканец Ф. Б. Гильбрет в своей книге «Система кладки кирпича»,— когда каменщики должны осознавать тот факт, что поставлено на карту само существование их ремесла [18, с. 122]. Это было осознано, но вызвало совершенно неправильную реакцию. В некоторых штатах Америки ка- менщики стали отказываться от кладки зданий на бетонном фундаменте, в других — заключили соглашение не работать на зданиях с железобе- тонным каркасом. Это вынудило фирмы, применявшие бетон и железо- бетон, совершенно отказаться от кирпича. Гильбрет сам, прежде чем стать подрядчиком каменных работ, 10 лет проработавший рядовым каменщи- ком, поставил задачу «найти способ конкуренции с этим древнейшим и вместе с тем новейшим строительным материалом — бетоном» и при- шел к выводу, «что надо ввести новые приспособления для того, чтобы снизить стоимость каменной кладки». «Настало время, когда камен щик должен перейти при работе с раствором к иным инструментам, чем кельма» [18, с. 122], а именно — к поливной лопаточке с кельмой в качестве съемной ручки. Проанализировав 18 традиционных, завещанных еще эпохой ремесла движений каменщика, он установил, что 13 из них затрачиваются на поднимание и опускание корпуса мастера, требующие при кладке 1000 кирпичей за смену 50 000 кГм/работы. Чтобы устранить такой непроизводительный расход рабочей силы и времени, он исключил эти 13 движений, введя высокие подставки для кирпича и растворных ящиков. Гильбрет совершенно освободил каменщика от изготовления раствора, передав эту работу специальному рабочему. На подносчиков была возложена обязанность размешивания раствора и поддержания его требуемой консистенции. 4. НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ Прогресс в области строительной техники способствовал созданию В рассматриваемый период многих оригинальных сооружений. В 1885 г. Г. Эйфель [7, с. 28—36; 8, с. 28], предполагавший строить металлический мост, устои которого должны были иметь высоту 121,9 м при ширине основания 42,6 м, вычислил наибольшую высоту, до которой можно довести металлические быки этого моста без опасности катастрофы. 14 Заказ № 727 209
Глава. VII. Строительная техника Он выяснил, что, кроме собственного веса, высоту лимитирует ветровая нагрузка, и определил, что предельная высота равняется 300 м, а на по- стройку должно пойти 890 445 м3 прокатного железа общим весом 7 тыс. т. Опираясь на свои расчеты, Г. Эйфель задался целью построить для Всемирной выставки 1889 г. в Париже стальную решетчатую башню высотой 1000 футов (305 м), о чем он писал: «Мне захотелось в честь сов- ременной науки и французской индустрии соорудить такую триумфальную арку, которая по создаваемому ею впечатлению превзошла бы арки, возводившиеся в честь победителей предшествующими поколениями» [19]. Предварительный проект задуманной им башни был составлен инжене- рами Эмилем Кугье и Морисом Кёхлином. Затем он был переработан по указаниям и под руководством самого Эйфеля. Составители предвари- тельного проекта и строили башню, руководил же строительством непо- средственно Эйфель. Громадный вес сооружения удерживался мощным фундаментом, на который пошло 12 тыс. м3 каменной кладки, а ветровую нагрузку воспри- няли четыре изогнутые металлические ноги. Они имели такую кривизну, что могли сопротивляться боковому давлению ветра своим взаимным упо- ром без устройства дополнительных связей. Таким образом получилась очень вытянутая сквозная металлическая пирамида, высота которой вдвое превышала пирамиду Хеопса, а сторона основания была в два раза меньше. Выполнить эту постройку удалось благодаря достижениям в области техники прокатки металлов и сборки металлических конструкций. Про- катный стан дал строительству тавровое и двутавровое железо. Паровые дыропробивные и клепальные машины позволили быстро соединить куски конструкций на заводе. Железная дорога дала возможность транспорти- ровать большие звенья конструкций непосредственно на строительные площадки. Паровые краны обеспечили подъем этих элементов на место их установ- ки, где их приклепывали вручную. Большое значение имело использова- ние в подъемных устройствах стальных тросов, заменивших пеньковые канаты. В России наиболее яркие и примечательные сооружения были возведены на Нижегородской выставке в 1896 г. К их числу относятся построенные выдающимся русским ученым В. Г. Шуховым павильон строительного и инженерного отдела и водонапорная башня [20]. Чтобы покрыть круглое пространство павильона диаметром 68 м, В. Г. Шухов использовал конструкцию конического птицеловного шалаша, состоящего из нитяной сетки, опирающейся вершиной на стойку, а по основанию закрепленной колышками. Опорный шест был заменен жестким 25-метровым стальным кольцом, лежащим на сквозных металлических колонках, а система колышков — 68-метровым кольцом, опирающимся на стеновое ограждение. Верхнее кольцо было затянуто диафрагмой из листовой стали, а боковая поверхность образовавшегося усеченного ко- нуса заполнена сеткой из стальных полос, склепанных в местах их пере- сечения. В ячейках сетки поместили плитки ромбической формы, за- полнявшие пустоты. Конструкция потребовала огромного количества заклепок; клепальные работы выполняли главным образом механическим способом. Отдельные секции сооружения изготовляли на московском заводе строительной конторы А. В. Бари. 210
Глава VII. Строительная техника Самой замечательной частью была середина павильона. «Центральная часть здания,— писал об этой постройке крупнейший тогда авторитет по инженерным конструкциям профессор П. К. Худяков,— покрыта во- гнутой внутрь чашей из тонкого листового железа, края которой прикреп- лены к верхнему кольцу. Первое подобное покрытие года три назад было выполнено с каменными стенами на котельном заводе инж. А. В. Бари в Москве... Опыты с такими покрытиями, деланные в последние сильные зимы, показали, что в чаше снег не держится вовсе, весь выдувается из нее и опасения относительно продавливания чаши с такими стенками под тяжестью снега оказываются лишенными всякого основания» [21, с. 1711- Собиравшуюся на этом покрытии воду от таяния снега и дождя удаляли при помощи специальных сливов. Для скептиков, которых было более чем достаточно, строитель соорудил специальную смотровую лестницу. П. К. Худяков отметил, что «в существующих курсах инженерного и строительного искусства бесполезно было бы искать на этот случай каких-либо указаний... Поэтому ясно, что подобные покрытия не могли быть созданы заурядными инженерами и архитекторами, имеющими хотя бы и большую практику по копированию существующих устройств; для этого нужна была особенная, неутомимая пытливость ума самостоятель- ного инженера, с полным сознанием относящегося к каждой новой работе, которая проходит через его руки... Изыскание такой поверхности явилось у изобретателя результатом самостоятельного математического анализа» [21, с. 169-172]. Однако в течение 36 лет до постройки в 1932 г. элеватора в Ольбани (штат Нью-Йорк, США) замечательная конструкция В. Г. Шухова не только не получила распространения, но и была забыта. Даже такой ос- ведомленный автор, как Ф. Отто, писал: «Начало развитию современных висячих покрытий было положено в 1932 году сооружением висячей кровли элеватора в Ольбани из листовой стали... Достоин сожаления тот факт, что замечательная идея... не получила развития в сооружениях последую- щих лет». Ф. Отто объясняет это тем, что такое покрытие было воспринято скорее как своеобразный инженерный курьез, а не как серьезное дости- жение инженерной науки [22, с. 7; 23]. Но эти строки, как мы видим, должны быть отнесены не к элеватору в Ольбани в США, а павильону на Нижегородской выставке 1896 г. в России. Большой интерес представляет водонапорная башня В. Г. Шухова, выполненная в виде трубы гиперболоидной формы, что позволило при ее создании отказаться от трудоемких гнутых стальных элементов, очень сложных к тому же и в сборке. 72-метровое сооружение оказалось по- чти на 45% дешевле по сравнению с другими металлическими конструкция- ми [14, с. 169—174; 23, с. 159—169]. В 1904 г. гиперболоид В. Г. Шухова был использован без указания его приоритета в смотровых башнях амери- канского флота. Наконец, крупное новшество представляли примененные Шуховым на Нижегородской выставке арочные сетчатые системы, наиболее выра- зительным примером которых явился павильон заводско-ремесленного отдела. Составив цилиндрический свод из перекрывающихся арок, рас- положенных наклонно к оси конструкции и поэтому имеющих форму эл- липса, он придал ромбам ячеек такие размеры, что кровля укладывалась 211 14*
Глава VII. Строительная техника прямо на получившийся каркас без применения обычно предусматривав- шихся для этих целей прогонов. Небольшая длина свободных стержней, составляющих контур ячейки, скрепленных в местах пересечений, обе- спечила их хорошее сопротивление продольному изгибу. Этими сводами на выставке были перекрыты 5 зданий пролетами от 13 до 32 м общей пло- щадью 20 000 м2. Представляют интерес сооруженные известным французским строителем Эженом Фрейсине ангары для дирижаблей в аэропорту Вильнев Орли (строительство началось в 1913 г.). Перед конструктором стояла грандиоз- ная задача построить свод 300 м длиной, пролетом 91 ми со стрелой подъ- ема 59 м. Ясно отдавая себе отчет в том, какие трудности создаст громадный собственный вес сооружения, Фрейсине решил пожертвовать толщиной свода [7, с. 36-45; 24, с. 166, 268, 292, 319]. Он применил конструкцию, уже практиковавшуюся в железе, но не употреблявшуюся еще в железобетонных сооружениях. Фрейсине изогнул поверхность свода волнообразно, наподобие того, как это было в сводиках из волнистого железа. Такая складчатая конструкция устранила тради- ционное разделение сооружения на несущие и несомые элементы, превратив несомое в несущее. Благодаря этому толщина свода была доведена до 35 см у основания и до 9 см в вершине. Большую трудность создавали гро- мадные размеры кружал, установка и передвижение которых были очень сложным делом. Кроме того, складчатая конструкция свода исключала Возможность простого перемещения один раз установленного кружала по всей оси здания. После отливки каждой складки предстояло вынуть из нее кружало, опустив его вниз, и уже только после переставить его на новое место. Но при такой комбинации не представлялось возможным пользоваться кружалами, равными по величине аркам складок: при таких размерах их нельзя было опустить вниз. Стремясь выйти из этих затруднений, Фрейсине решил строить свод в три приема, разделив со- оружение на три горизонтальные зоны. Заложив на глубину двух метров железобетонные фундаментальные плиты, он возвел 4-метровые наклонные стенки. Здесь в качестве опалубки можно было ограничиться деревянными щитами, устанавливаемыми с помощью кранов. Во второй зоне высотой 17 м щиты оказались пригод- ными только для наружной части опалубки, внутреннюю же часть ее Фрейсине решил выполнить в виде цельной 17-метровой дуги. Чтобы обе- спечить передвижение опалубки от одной складки к другой, он восполь- зовался системой двух передвижных платформ. Одна из них передвигалась по рельсам, уложенным вдоль пят свода; другая, поставленная на первую, двигалась по рельсам в направлении, перпендикулярном движению первой. Это дало возможность вынимать кружало из уже готовой складки. Неизмеримо более сложным оказалось сооружение перекрытия на двух полученных таким образом наклонных стенках. Здесь кружала должны были иметь форму полной арки, и чтобы вынуть их из складки, их приходилось опускать вниз. С этой целью Фрейсине воспользовался специально сконструированными подъемниками, действовавшими при помощи гидравлических домкратов. Учитывая, что домкраты могут обеспечить лишь поднимание и опускание кружала и что оно при гро- мадной величине может подвергнуться нежелательным деформациям, 212
Глава VII. Строительная техника инженер применил систему вантов, которые связывали каждую из ветвей арки с противоположной опорой, пересекаясь таким образом внутри кру- жала. Натягивая их, можно было обеспечить очень точную установку. Кроме того, была применена еще металлическая, тоже допускавшая на- тяжение п ослабление затяжка. Разрешив проблему опалубки, Фрейсине разработал систему механи- зации работ, без которой невозможно было вынуть 9600 м3 грунта, увя- зать 580 т арматуры, залить 11 тыс. № бетона и вставить 3800 м2 оконного стекла. Для поднимания арматуры, бетона и наружной опалубки служили деррики. Четыре таких деррика были установлены на платформах, укреп- ленных сбоку кружала. Для трамбовки бетона, который без этого с трудом проникал в узкий промежуток между наружной и внутренней частью опалубки, использовали пневматические молотки. 5. ДОСТИЖЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНОЙ НАУКЕ Большой и оригинальный вклад в строительную механику этого пе- риода сделал В. Г. Шухов. Как и для многих передовых русских ученых его поколения, для него было характерно «стихийное» применение в ис- следованиях чуждой большинству тогдашних инженеров материалистиче- ской диалектики. Прекрасной иллюстрацией общего диалектического склада мышления В. Г. Шухова является его работа над проектированием нефтяных ре- зервуаров, позволившая ему решить задачу оптимального объема нефтя- ных резервуаров [23, с. 35—37]. Из практики он знал, что по конструк- тивным соображениям при сооружении резервуара любого размера пре- дусмотрен некоторый излишек металла, бесполезный для сопротивления действующим в сооружении усилиям. С точки зрения формальной логики получается, что для хранения удвоенного количества нефти выгоднее всего заменять два резервуара одним удвоенного объема. Однако это наталкивается на «практические неудобства, сопровождающие клепку, чеканку и опускание днищ резервуаров больших размеров». И существует «предел, за которым увеличение размеров резервуара теряет всякое зна- чение». Он определяется величиной выгоды от экономии материала, «бесполезного для сопротивления» испытываемым сооружением усилиям. Расход этого материала зависит, как установил исследователь, от толщины стенок сооружения и от соотношения прочности материала и давления единицы высоты жидкости. Таким образом, задача конструктора состоит в том, чтобы найти предел, характеризующий переход количества в ка- чество. Особенно замечательным в исследованиях В. Г. Шухова было то, что он задолго до оформления кибернетики в самостоятельную науку, так же как и его соотечественник и ровесник, кристаллограф Е. С. Федоров, использовал метод аналогий. «Инженер Шухов,— писал в 1919 г. П. К. Худяков, начиная задуман- ное им описание всех сорокалетних теоретических исследований этого Ученого,— останавливается в своих работах прежде всего на интересной аналогии, существующей между поворотом поперечного сечения у пла- вающего тела и поворотом поперечного сечения упруго согнутой балки. 213
Глава VII. Строительная техника В обоих случаях этот поворот характеризуется, действительно, одними и теми же в сущности формулами» [10, с. 4]. I Свой двадцатилетний опыт инженерных расчетов В. Г. Шухов обоб- ’ щил в брошюре «Уравнение EI — —dy в задачах строительной механики», изданной в мае 1903 г. «Насколько мне известно,— писал он в этой работе,— в литературе по строительной механике не рассматри- вается вопрос о непосредственном приложении производной четвертого порядка к анализу изгиба прямых балок, а между тем применение это упрощает решение многих вопросов» [25, с. 53]. Основываясь на этом, Шухов указывает способ приложения данного уравнения к простому решению разнообразных задач. Теоретическая заслуга В. Г. Шухова состояла в том, что он сумел превратить последовательное интегрирование дифференциального урав- нения четвертого порядка из приема решения частной задачи бруса на упругом основании, известного немецкого ученому А. Фёпплю, в универ- сальное средство расчета любых балок. Разработанная В. Г. Шуховым методика использования физических аналогий была далее развита в 1900 г. немецким ученым Л. Прандтлем и в 1916 г. нашим соотечественником Н. И. Мусхелшпвили [9, с. 471—476]. Изучая форму провисания образованной в кольце в виде мембраны мыль- ной пленки, Прандтль установил, что на ней можно найти все данные о распределении напряжений в подвергающихся кручению стержнях. В 1917 г. англичане А. А. Гриффитс и Д. Тейлор [9, с. 471] распространили этот прием на определение жесткости при кручении брусьев разнообразных сложных профилей. Мусхелишвили же установил аналогию напряжений, являющихся результатом деформации, и напряжений, вызываемых из- менениями действующего на нее температурного поля. Кроме метода физических аналогий, строительная механика этого периода пополнилась оптическим методом исследования напряжений и моделированием. Основоположник метода исследования напряжений при помощи по- ляризованного света Д. К. Максвелл еще в 1850 г. писал: «Доктор Брью- стер (1816 г.) открыл, что механическое напряжение вызывает в прозрач- ных телах временную анизотропию в отношении поляризованного света, а Френель (1822 г.) отождествил эту анизотропию с двойным лучепре- ломлением в кристаллах» [9, с. 301]. Просвечивая поляризованным лучом модели из желатина и стекла, он обнаружил линии одинакового цвета (изохромы), соответствующие местам, в которых разность главных сред- них нормальных напряжений имеет одну и ту же величину. Таким обра- зом была получена полная картина распределения напряжений в модели. Однако предложение Максвелла не получило применения до 1891 г., когда его соотечественник К. Вилсон [9, с. 420] использовал для иссле- дования балки этот оптический метод, получивший название фотоупруго- сти. В России начало оптическому анализу напряжений положил в 1903 г. проф. В. Л. Кирпичев [9, с. 384]. Ряд проблем возник перед наукой также при изучении минерального компонента железобетона. Еще в 1891 г. француз Р. Фере нашел, что прочность бетона пропор- циональна отношению объема цемента к объему воды затворения, сложен- 214
Глава VII. Строительная техника ному с объемом воздушных пор в бетоне. В 1909 г. венгерский профес- сор К. Целинский установил, что эту зависимость удобнее выразить об- ратным отношением — водоцементным [25, с. 26]. Но и Фере и Целинский рассматривали предложенные ими выражения лишь как средство лабо- раторного изучения бетона и не смогли в то время практически исполь- зовать свои выводы непосредственно на строительстве. Это удалось сде- лать только в следующую эпоху. Бельгийский специалист по железобе- тону П. Кристоф, сопоставляя эффективность строительства различных сооружений из традиционных материалов, писал, что «железобетонные сооружения воздвигаются гораздо быстрее». Он отмечал, что для них нужны «только общеупотребительные материалы» и строительство их не требует к тому же «мощных подъемных механизмов и особых транспорт- ных приспособлений». Но вместе с тем он признавал, что единственное неудобство заключается в медленности процесса твердения, которая вынуждает ждать несколько недель, прежде чем можно будет пустить сооружение в эксплуатацию [26, с. 776]. Это заставило ученых заняться экспериментальным исследованием процесса твердения. Испытывая образцы в возрасте от 3 дней до 6 лет, К. Бах в 1905 г. установил, что трехдневная прочность составляет около трети, а семидневная примерно две трети месячной прочности, которая через год увеличивается в полтора, а через 6 лет в два раза. Он выразил найденную им зависимость довольно сложной формулой [17, с. 36—37, 159]. Набирание бетоном эксплуатационной прочности в результате дли- тельного процесса твердения вызвало попытки ускорить реакцию гидро- термальной обработкой. Опыты Р. Фере (1897 г.) показали, что благодаря пропариванию прочность, получаемая при температуре 15° С в течение 15 дней, достигалась на шестой день при 25° С, а при 35° С даже на чет- вертый день [17, с. 49]. Употребление цементов, твердеющих в отличие от воздушной извести и гипса не из-за высыхания, а, наоборот, в условиях непременного сохра- нения влажности, вызвало у химиков интерес к природе твердения этого вида материалов [1, с. 170]. Французский ученый А. Л. Ле Шателье в 1887 г., опираясь на хорошо изученный к этому времени химиками процесс кристаллизации, объяснил гидравлическое твердение образованием сростков из переплетающихся кристаллов, аналогичным известному уже тогда механизму твердения штукатурного гипса. Однако микроскопические исследования затвердев- шего портландцемента, обнаружившие вместо сростков аморфную некри- сталлическую массу, заставляли искать других объяснений. Л. Михаэлис (Германия), исходя из достижений коллоидной химии, высказал догадку, что процесс сводится к появлению вокруг зерен цемента в результате их набухания под действием воды плотных студней, которые затем перера- стают в кристаллические образования. Однако его теория не давала объ- яснения твердения гипса, где получаются кристаллические структуры, но совершенно отсутствует коллоидное вещество. Двойственная роль воды затворения: и как средства получения Рабочей консистенции смеси, и как химического реагента — заставила искать ее оптимальную дозировку. 215
Глава VII. Строительная техника В 1885 г. русский инженер И. Самович в своих опытах, связанных с с постройкой Севастопольского порта, установил связь прочности бетона с количеством воды затворения и пришел к выводу, что оно складывается «из воды, потребной для образования цементного теста, и воды на смачи- вание песка и гравия». В 1891 г. профессор Военно-инженерной Академии И. Г. Малюга нашел, что наивысшая прочность бетона приблизительно соответствует тому проценту содержания воды, при котором в конце трам- бования образца на поверхности его появляется влага. Эта величина, устанавливающаяся тогда опытным путем, получила название «пункта насыщения». Первоначально дозировку воды определяли на ощупь. «Чтобы убедиться в надлежащей регулировке количества воды,— писал в 1899 г. П. Кристоф,— берут в руки немного бетона и скатывают в шарик. Вода должна показаться на поверхности, и шарик должен на ладони сохранять свою форму» [26, с. 431]. * * * Почти полувековое развитие строительной техники за период станов- ления монополистического капитализма оставило следующей эпохе ряд неиспользованных на практике открытий и изобретений, а также поставленных, но еще не решенных задач. Они касались и строительных материалов, и конструкций, и способов производства работ, и, наконец, научных методов. Достаточно назвать лишь самые важные из них. В области строительных материалов следует упомянуть открытие в 1912 г. немецким профессором Э. Мершем эффекта предварительного натяжения арматуры, задерживающего образование трещин в бетоне. Это положило начало применению предварительно напряженного бетона, введенному в строительную практику в 20-х годах XX в. французом Э. Фрейсине [16, с. 398—404; 17, с. 389]. В сфере конструкций можно назвать открытие в 1889 г. французом Консидером способности бетона к удлинению, которое в наибольшей степени обнаруживается в непосредственной близости к арматуре и из- меняется в зависимости от количества ее в теле бетона. Это открытие дало итальянцу П. Л. Нерви [27, с. 7] возможность впоследствии создать кон- структивные элементы в виде тонких скорлуп, состоящих из пакетов стальных сеток, залитых цементным раствором. Заложенная в 1910 г. американцем Д. Концельманом система крупно- панельных сооружений [28, с. 46] позже развилась в полносборное строительство. Его завершением явился механизированный монтаж зданий из готовых блоков-коробок полностью заводского изготовления. В качестве важнейшей эстафеты строительной науки следует отметить исследование напряжений в прозрачных моделях конструкций методом «замораживания» их оптической картины. Этот эффект был достигнут Максвеллом путем высушивания желатиновых моделей. Такой прием задавал возможность сохранять в модели изображение траекторий главных напряжений и после снятия с них нагрузки. В 1938 г. американец М. Ха- тенни распространил поляризационный оптический метод с двухмерных, плоских напряженных состояний на пространственные трехмерные [9, с. 325, 327, 461]. 216
Глава VIII ТЕХНИЧЕСКОЕ ПЕРЕВООРУЖЕНИЕ ТРАНСПОРТА XIX век стал переломным в истории средств и путей сообщения, по- ложив начало их интенсивному развитию. За относительно небольшой промежуток времени — первые две трети XIX столетия — был сделан переход от первых, еще весьма несовершенных паровозов и пароходов, к сложившейся системе скорого и надежного транспорта, обеспечивавшего нужды бурно развивающегося капитализма. Развитые капиталистические страны были покрыты сетью железных дорог, основные мировые рынки на разных континентах были связаны пароходным сообщением. К концу XIX — началу XX в. резко возросли грузооборот и потребность в мас- совых перевозках продукции тяжелой промышленности, особенно гор- нодобывающей, металлургической, машиностроительной, а также лесных г строительных и других материалов. Характеризуя возросшую роль железнодорожного транспорта под. влиянием роста капиталистического производства, В. И. Ленин указывал: «Желдороги, это — итоги самых главных отраслей капиталистической промышленности, каменноугольной и железоделательной, итоги — и наиболее наглядные показатели развития мировой торговли...» В рассматриваемый период велось усиленное железнодорожное стро- ительство, охватившее не только ведущие капиталистические страны,, но и пх колонии. Усиленными темпами строили железные дороги в странах Южной Америки, Азии, Африки, а также в Австралии. В начале XX в.. протяженность железных дорог во всем мире превысила 1 млн. км. Ин- тенсивность строительства железных дорог особенно возросла в 80—90-х годах XIX в. и перед первой мировой войной. Военно-стратегическое- значение железных дорог явилось одним из факторов, способствовавших их быстрому развитию. Этим объясняется тот факт, что правительства многих государств всемерно содействовали развитию сети железных дорог, финансируя строительство, передавая бесплатно государственные земли, частным компаниям. Развитие железнодорожного транспорта способствовало централизации- капитала. ибо строительство железных дорог было под силу только круп- ным компаниям, о чем К. Маркс писал: «Мир до сих пор оставался бы без железных дорог, если бы приходилось дожидаться, пока накопление не- Доведет некоторые отдельные капиталы до таких размеров, что они могли бы справиться с постройкой железной дороги» 2. Наряду с железнодорожным строительством интенсивно развивался: водный транспорт. Особенно большие качественные изменения произошли. в технике морского транспорта, вызванные быстрорасширяющейся между- —---- * Ленин В. И. Поля. собр. соч., т. 27, с. 304. Маркс К., Энгельс Ф. Соч. , т. 23, с. 642. 217
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта народной торговлей и совершенствованием военно-морских флотов. Вод- ный транспорт оказал огромное влияние на строительную индустрию потребовав сооружения крупных морских и речных портов, доков, каналов. Рассматриваемый период ознаменовался также появлением и развитием принципиально нового вида транспорта — автомобильного. Создание автомобиля было неразрывно связано с изобретением двигателя внутрен- него сгорания и достижениями в области машиностроения. В результате к концу XIX — началу XX в. возникла новая отрасль промышленности_ автомобильная. И несмотря на то что удельный вес перевозок автомобилями был в то время еще очень незначительным по сравнению с железнодорож- ным транспортом, сам факт его появления — событие огромного значения в истории общества. Общий подъем железнодорожного транспорта, появление автомобиля оказали влияние на строительство мостов и тоннелей. Автомобильный транспорт вызвал усиленное строительство шоссейных дорог. 1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Во второй половине XIX в. железные дороги в Европе и Северной Америке связывали крупнейшие города, промышленные и торговые центры, что резко снижало транспортные расходы и способствовало увеличению объема торговли. Протяженность и густота железнодорожной сети находились в прямой зависимости от экономического и прежде всего промышленного развития данной страны. Наиболее сильные в экономи- ческом отношении страны обладали наиболее совершенной сетью желез- ных дорог, что давало им дополнительные преимущества в темпах эконо- мического развития [1]. В последней трети XIX в. темпы строительства железных дорог зна- чительно увеличились, охватывая практически все развитые страны. Протяженность железных дорог мира характеризуется следующими дан- ными, тыс. км: 1870 г.— 207,9; 1900 г.— 790,5; 1917 г.— 1146. За этот период протяженность железных дорог во всех странах воз- росла в 5,5 раза. Особенно быстро развивалось железнодорожное строи- тельство в колониальных и полуколониальных странах Азии и Америки, где к началу XX в. сеть железных дорог увеличилась в 8 раз [2, с. 243], причем пять стран — США, Великобритания, Россия, Германия и Фран- ция владели 80% всего количества железных дорог мира. Благодаря железным дорогам было установлено надежное сообщение между районами большинства капиталистических стран мира. Это обе- спечивало эффективные экономические связи между отдельными госу- дарствами. Железнодорожными артериями стали соединять отдаленные на тысячи километров города и морские порты и даже континенты. Ввод в строй в 1869 г. на Американском континенте грандиозной же- лезнодорожной линии между Нью-Йорком и Сан-Франциско, связавшей Тихий и Атлантический океаны, положил начало сооружению транскон- тинентальных магистралей. В конце XIX — начале XX в. была построена железная дорога, пе- ресекшая две части света — Европу и Азию,— Транссибирская маги- 218
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта страль. Она связала центр России с крупнейшими торговыми рынками Сибири. Невозможность использования рек Сибири, которые текут в дол- готном направлении, и огромные пространства требовали создания в этом обширном районе России железнодорожного сообщения. Первые предложения о железнодорожном сообщении с Сибирью по- явились еще в конце 50—60-х годов XIX в. Среди них наибольшую извест- ность получили проекты горного инженера В. К. Рашета [3]. полковника Е. В. Богдановича и купца II. И. Любимова, относящиеся к 60-м годам и предусматривающие соединение железной дорогой бассейнов двух круп- нейших рек европейской части России и Сибири—Волги и Оби [4, с. 254]. По проекту В. К. Рашета, имелось в виду связать железнодорожным сообщением Пермь с Нижним Тагилом и Тюменью. Общая протяженность этой железнодорожной линии должна была составить 678 верст. Проект В. К. Рашета, по мнению специалистов того времени, «вполне удовле- творяя требованиям транзитного пути, являлся наиболее желательным для всей уральской горной промышленности, представители которой весьма сочувственно приняли его» (4, с. 254]. В предложении Богдановича (1866 г.) намечалась постройка железной дороги, соединяющей Пермскую и Вятскую губернии с Тюменью через Екатеринбург. В 1868 г. Богданович внес поправки в свой проект, пред- ложив начать строить железную дорогу от села Ершова к Екатеринбургу и далее на Тюмень. По словам автора проекта, намечаемая линия железной дороги, «будучи продолжена впоследствии через Сибирь к китайской границе, получила бы важное стратегическое и международное коммер- ческое значение» [4, с. 255]. Суть предложенного в 1869 г. проекта Любимова заключалась в со- здании железной дороги от Перми и далее на Кунгур, Екатеринбург и Шадринск до Белозерской слободы, находящейся в 49 верстах севернее Кургана на реке Тобол, общей протяженностью 711 верст. При этом имелось в виду проложить на север от Екатеринбурга ветку длиной в 131 версту для соединения дороги с уральскими горнометал- лургическими заводами [4, с. 255]. Указанные проекты легли в основу записки, поданной правительству в 1869 г. генерал-губернатором Западной Сибири А. П. Хрущовым. В ней отмечалась необходимость скорейшего разрешения вопроса о со- оружении Сибирской железной дороги, которую предлагалось провести к Тюмени от Нижнего-Новгорода (ныне г. Горький) через Казань. После весьма долгого обсуждения Комитет министров принял в 1875 г. решение о строительстве Сибирской железной дороги от Нижнего Новго- рода с направлением на Казань, Екатеринбург, Камьпплов и Тюмень. Наряду с этим обсуждались вопросы о сооружении других участков будущей Великой Сибирской железнодорожной магистрали с целью соединения отдельных промышленных районов Сибири. В том же 1875 г. было возбуждено ходатайство о проведении железной дороги от Вла- дивостока до озера Ханка. В правительственных сферах развернулась оживленная переписка, связанная с прокладкой дорог в Восточной Сибири, а также в Приморской области и Уссурийском крае. Однако отсутствие финансовой поддержки не позволило осуществить в то время указанные предложения. Строительство железных дорог в в восточном направлении коснулось в основном уральского промышленного 219
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Паровоз Коломенского завода (Россия, 1818 г.) района. В результате в 1877 г. с европейской частью России был связан железной дорогой Оренбург, а в 1878 г. вошла в строй действующих Уральская железная дорога [4, с. 256]. В 1882 г. завершилось строи- тельство железнодорожной линии, связавшей Екатеринбург с Пермью. Эта линия представляла замкнутую и изолированную от остальной сети дорогу, но она играла большую роль в экономике уральского промыш- ленного района [5, с. 59]. В 1885 г. линию Пермь—Екатеринбург продол- жили до Тюмени, благодаря чему образовалась Урало-Сибирская остров- ная железная дорога длиной 828 км, а города Тюмень и Пермь преврати- лись в базы для перевала грузов с водного пути на железнодорожный и обратно. В результате начались смешанные железнодорожно-водные перевозки между бассейнами Оби и Волги [6, с. 6, 7]. К концу 1890 г. сеть железных дорог России продвинулась на Восток тремя линиями, крайними пунктами которых были Тюмень (Уральской железной дороги), станция Миасс (Златоустовско-Миасской железной Дороги) и Оренбург (Оренбургской железной дороги) [4, с. 260]. Большое значение имела построенная в период с 1885 по 1892 г. во- сточная магистраль Самара—Уфа—Златоуст—Челябинск. Она стала первым участком будущей Великой Сибирской магистрали. 12 мая 1891 г. был обнародован царский рескрипт о сооружении «Ве- ликого Сибирского рельсового пути» [4, с. 260—261]. Придавая Сибирской магистрали огромное политическое, военно-стратегическое и экономиче- ское значение, царское правительство решило строить ее исключительно на казенные средства, отказавшись от многочисленных предложений русских и иностранных капиталистов. 220
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Великую Сибирскую магистраль строили с двух противоположных направлений. Восточный участок магистрали начали прокладывать в мае 1891 г. от Владивостока до ст. Графской в Приамурье. Летом 1892 г. развернулось строительство с запада на восток — от Челябинска. Магистраль состояла из 12 основных и вспомогательных линий. Уссу- рийская линия от Владивостока до Хабаровска протяжением 718 верст была построена за период с мая 1891 г. по ноябрь 1897 г. Западно-Сибир- скую железную дорогу от Челябинска до реки Обь длиной 1328 верст строили с июля 1892 г. по октябрь 1896 г. Участок Средне-Сибир- ской железной дороги от Оби и основанной здесь ст. Новониколаевск (ныне Новосибирск) до Иркутска протяжением 1754 версты строили с мая 1893 г. по 1899 г. Следующий участок магистрали — Забайкальская железная дорога. Она начиналась от ст. Мысовая (г. Мысовск, ныне Ба- бушкин) на южном берегу озера Байкал до г. Сретенска. Этот участок Великой магистрали длиной 1009 верст был построен в 1895—1900 гг. Наиболее сложным участком магистрали была Кругобайкальская железная дорога, которая должна была соединить крайний пункт Средне- Сибирской железной дороги — Иркутск со ст. Мысовой Забайкальской дороги протяжением 292 версты. Учитывая исключительные трудности сооружения Кругобайкальской железной Дороги и необходимость скорей- шего открытия движения по магистрали, строительный комитет решил организовать временную паромную переправу через озеро Байкал. Для этого от Иркутска до пристани Листвиничной на озере Байкал была про- ложена временная железнодорожная ветка, откуда начиналась паромная переправа до ст. Мысовой. В 1900 г. с открытием навигации на Байкале началось прямое «паровое» сообщение между Европейской Россией и Дальним Востоком от Челябинска до Сретенска на расстоянии 4143 вер- сты по железной дороге с переездом через озеро Байкал (60 верст). Для этого был построен специальный паровой паром—ледокол, позволяющий переправлять через озеро целый железнодорожный состав [4, с. 261; 7, с. 254]. От Сретенска до Хабаровска сообщение осуществлялось на паро- ходе по рекам Шилке и Амуру (2164 версты) и далее от Хабаровска до Владивостока по Уссурийской железной дороге. Построенная в 1897— 1903 гг. Китайско-Восточная железная дорога (КВЖД)3, представлявшая восточное звено Великой Сибирской магистрали, позволила соединить Забайкальскую дорогу с крайней точкой — Владивостоком. С завершением в 1905 г. строительства Кругобайкальской дороги Великая Сибирская магистраль вступила в строй на всем своем протяже- нии. Началось сквозное железнодорожное движение. Общая длина ма- гистрали от Челябинска до Владивостока составила около 7 тыс. верст (7416 км) [6, с. 8]. 3 Китайско-Восточную железную дорогу — КВЖД (или Китайскую Чанчуньскую железную дорогу — КЧЖД) Россия строила в соответствии с русско-китайским до- говором 1896 г. После русско-японской войны 1904—1905 гг. южное направление КВЖД отошло к Японии. 31 мая 1924 г. КВЖД по советско-китайскому соглаше- нию была признана чисто коммерческим предприятием, совместно управляемым СССР и Китаем. После образования КНР Советское правительство в соответствии с новым советско-китайским соглашением о КЧЖД от 14 февраля 1950 г. безвоз- мездно передало правительству КНР все свои права по совместному управлению КЧЖД со всем принадлежащим ей имуществом. 221
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта I Великая Сибирская магистраль, представлявшая грандиозное техни- I ческое сооружение, была самой протяженной железной дорогой в мире, i Проложенная через непроходимую тайгу и скалистые горы Забайкалья, она доставила строителям громадные трудности, связанные с суровым ; климатом, а в ряде мест и с вечной мерзлотой. По тому времени Великая Сибирская магистраль строилась чрезвы- ! чайно высокими темпами и была завершена менее чем за 15 лет. Таких ! темпов строительства история еще не знала. На трассе магистрали были ! возведены мосты через 28 больших рек — Обь, Енисей, Иртыш и др. Общая длина железных мостов через реки составила 9 верст, а деревянных 45 верст [7, с. 256]. , Только за первые десять лет строительства магистрали рабочие вручную вынули 10 млн. м3 грунта, доставили 800 тыс. пуд. песка для балласта, 100 млн. пуд. камня и кирпича, 6,5 млн. пуд. цемента, уложили более 20 млн. пуд. рельсов, 9 млн. шпал, вырубили более 40 тыс. десятин леса и т. п. 17, с. 256]. В середине 90-х годов на магистрали работало ежегодно 60—80 тыс. рабочих-строителей из всех губерний Европейской России, Урала и Си- бири. Чтобы удешевить строительство, царское правительство в 1891 г. разрешило Сибирскому комитету использовать даровой труд солдат, ссыльных, арестантов и каторжан [7, с. 256]. «„Великая Сибирская дорога" (великая не только по своей длине, но и по безмерному грабежу строителями казенных денег, по безмерной эк- сплуатации строивших ее рабочих) открывала Сибирь...»,—писал В. И. Ле- нин в газете «Искра» в 1901 г.4 Рабочие-строители Великой Сибирской магистрали показали всему миру изумительное трудолюбие, мастерство и мужество. Строительство магистрали явилось крупным достижением русского инженерного искус- ства. В сооружении Великой Сибирской магистрали принимали участие талантливые русские ученые и инженеры, решившие много сложных научно-технических задач, которые и до сих пор восхищают специалистов- строителей. Ряд сооружений Великого Сибирского пути, в том числе мост через реку Енисей, построенный по проекту профессора Л. Д. Про- скурякова, были удостоены высших наград на Всемирной выставке в Па- риже в 1900 г. [6, с. 8; 8]. Примечательной особенностью строительства было то, что оно опиралось главным образом на технико-экономические возможности отечественной промышленности. Достаточно отметить, что подвижной состав железной дороги в значительной степени был изго- товлен на русских заводах. Отечественные металлургические предприятия поставили для строительства Великой Сибирской магистрали большие партии стальных рельсов. Все вагоны и платформы для магистрали были изготовлены в России [5, с. 61]. Стоимость строительства была огромна — 529,31 млн. руб., только изыскания обошлись в 3,4 млн. руб. В1895 г. по построенному участку было перевезено 211 тыс. человек и 57 тыс. т груза, а в 1898 г. 1049 тыс. человек и около 700 тыс. т груза. Сибирская магистраль дала огромный толчок развитию экономики всей Сибири [6, 9, 10]. Она содействовала дальней- 4 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т, 5, с. 82—83. 222
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта тему освоению сибирских рынков, российских капиталов, а также пере- селению главным образом крестьян на новые земли. Те же тенденции наблюдались и в других странах. Железнодорожное строительство оказывало огромное влияние на развитие экономики. С улучшением коммуникаций расширялись рынки, кроме того, строи- тельство поглощало большое количество материалов и людских ресурсов. По мере развития сети железных дорог возникала необходимость со- вершенствования паровозов, быстро увеличивалось производство локомо- тивов, подвижного состава и рельсов. Так, в США в 80-х годах XIX в. ежегодно выпускалось около 1700 ло- комотивов, а в первом десятилетии XX в.— около 4500. В 1900 г. США было выпущено 115,6 тыс. товарных железнодорожных вагонов. Уже к 1875 г. железные дороги потребляли половину выпускавшегося в США черного металла [11, с. 63]. Производство рельсов на американских заводах в 1900 г. увеличилось на 43 % по сравнению с 1890 г. и достигло 3 млн. т. Был развернут массовый выпуск стальных штампованных вагонов, что стало возможным благодаря прогрессу металлургии и транспортного машиностроения [7, с. 232]. Аналогичный процесс развития железнодорожного транспорта, хотя и в значительно меньших масштабах, протекал в Германии, Англии и Франции. За период с 1890 по 1900 г. в Германии паровозный парк уве- личился на 40%, вагонный — на 47% [7, с. 232]. В России железнодорожный транспорт развивался ускоренными тем- пами, обусловленными экономическим подъемом 90-х годов XIX в. В 1900 г. в России действовало 16 металлургических предприятий в пяти промышленных районах страны, выпускавших стальные рельсы. Все заводы, кроме одного, изготовляли рельсы из отечественной стали и пол- ностью удовлетворяли в этой продукции потребность отечественного железнодорожного транспорта. В 1900 г. выделка рельсов на отечествен- ных заводах составила 33,2 млн. пудов, С 1891 г. в России была нарушена монополия на паровозостроение, которое в 80-х годах XIX в. существовало на одном лишь Коломенском заводе. В середине 90-х годов паровозострое- ние развертывается на восьми крупнейших машиностроительных пред- приятиях России — Коломенском, Брянском, Путиловском и др. Благо- даря этому отечественные машиностроительные заводы почти полностью обеспечивали потребность железнодорожного транспорта в паровозах. Необходимо отметить, что импорт паровозов в Россию в 90-х годах не превышал 16%, или 826 штук из общего числа 5224 паровоза, введенных в это время в эксплуатацию. В 1900 г. отечественные заводы изготовили 1005 паровозов, в то время как в 1893 г. только 206 17, с. 278—279]. Для характеристики прогресса в области железнодорожного транспорта в России приведем некоторые данные о развитии производства железно- дорожных вагонов. В 90-х годах XIX в. вагоностроение в России было сосредоточено на 15 заводах (не считая многочисленных вагонных мае- стерских железных дорог), из которых 8 крупных предприятий возникли в середине 90-х годов. В 1899 г. отечественные заводы выпустили 25,9 тыс. товарных и 934 пассажирских вагона, что полностью обеспечивало по- требности железнодорожного транспорта (импорт сократился до 235 штук в год, включая специализированные пассажирские и трамвайные вагоны Для конно-железных городских дорог) [7, с. 281—282]. 223
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта К концу 1900 г. на железных дорогах шести промышленно развитых стран — США, России, Австро-Венгрии, Германии, франции и Англии эксплуатировали в общей сложности 107,3 тыс. паровозов и около 3,3 млн. товарных вагонов. Из этого количества на Россию приходилось: паро- возов И 161 штук (10.3%) и товарных вагонов 276 389 штук (8,4%) [7 с. 303]. В 1913 г. паровозный парк США, России, Германии, Англии и Франции составлял 141 тыс. паровозов и более 4,3 млн. товарных вагонов. К концу 20-х годов производство паровозов и товарных вагонов про- должало расти, но темпы роста были незначительные ввиду начавшегося в 1929 г. экономического кризиса, потрясшего капиталистический мир. Наиболее распространенными типами паровозов, применявшимися в 70-х годах XIX в. на железных дорогах Европы и Америки, были трех- и реже — четырехосные локомотивы. Паровозы классифицировали на товарные, пассажирские и маневровые. Мощность паровозов составляла 300—400 л. с., вес в рабочем состоянии 32—37 т, конструкционная скорость товарных паровозов 40—45 км/ч, пассажирских до 80 км/ч. На паровозах устанавливали горизонтальные цилиндрические котлы диаметром 1200—1400 мм со 160—180 дымогарными (обычно латунными) трубами. Плоскостенные, изготовлявшиеся из красной меди топки имели коробчатое сечение. Общая поверхность котлов составляла 85—133 м2. Вода подавалась в котел двумя инжекторами. Максимальное давление лара в котлах колебалось от 8 до 10 ат. На раме паровоза устанавливали двухцилиндровую паровую машину одноступенчатого расширения. Чу- гунные паровые цилиндры диаметром 394—460 мм располагали (по одному) с каждой стороны рамы локомотива. Длина хода поршня составляла 553—620 мм. Золотники были плоские, коробчатого сечения, парораспре- деление — внутреннее. Диаметр колес товарных паровозов 1200—1418 мм, пассажирских 1520—1728 мм. Топливо и вода помещались на прицепных тендерах [6, с. 27]. Четырехосные паровозы обладали более высокой (по сравнению с трех- осными) мощностью и позволяли значительно увеличить пропускную способность железнодорожных составов. Этот тип паровозов, созданный еще в 1846 г. Д. Стефенсоном [12], имел ряд конструктивных особенно- стей. Благодаря увеличению длины дымогарных труб была достигнута более полная утилизация тепла. Это привело к некоторому увеличению длины паровоза и к необходимости увеличения числа осей. В России первые четырехосные паровозы начали изготовлять еще в 1858 г. на Александров- ском заводе. В этом строительстве Россия занимала в то время лидирующее положение. Однако их производство вскоре прекратилось ввиду того, что многие железные дороги еще не могли их эффективно использовать. В России четырехосным паровозам большое внимание стали уделять в 70-х годах XIX в., как наиболее универсальному типу локомотива, который считался экономически целесообразным для всей сети железных дорог. Построенный в 1878 г. на Коломенском заводе четырехосный парозоз был назван «паровозом правительственного запаса», как имеющий оборонное значение. Четырехосные паровозы были на особом учете, и все железные дороги должны были располагать определенным числом этих локомотивов, заказывая их на русских заводах [6, с. 28]. 224
Глава VIII. Т ехническое перевооружение транспорта В 1865 г. в США был построен шестиосный паровоз. Однако резкое повышение экономичности паровозов было достигнуто благодаря приме- нению компаунд-машин, создающих двойное расширение пара. Они представляли паровые машины двойного действия, в которых пар, отра- ботав в одном (меньшем) цилиндре, переходил затем в цилиндр большего диаметра. Идея компаунда была предложена еще в 1850 г. машинистом Д. Ни- кольсоном. Однако даже постройка нескольких образцов таких машин ' двумя годами позже не привела к массовому внедрению этой системы. Вновь к ней вернулись в 1876 г. по предложению А.Маллета. Эта система позволяла экономить до 25% топлива, повышала мощность двигателя. В 1888 г. в Англии был создан паровоз по системе дуплекс-компаунд, имевший две двухцилиндровые машины. На Парижской всемирной вы- ставке 1889 г. экспонировалось до десяти видов компаундов [13, 14]. В России первая компаунд-машина была установлена на паровозе в 1882 г. в Киевских железнодорожных мастерских. Исследования тех- нико-экономических показателей локомотивов, оснащенных компаунд- машинами, показали, что при работе на паровозе эта система дает до 20% экономии в расходе пара по сравнению с машиной однократного расширения. Большую роль в исследованиях сыграл основоположник русской школы паровозостроения инженер А. П. Бородин. С этого времени началось быстрое распространение в России локомотивов с компаунд- машинами [6, с. 29]. В 1896 г. в России на Владикавказской железной дороге был спроек- тирован шестиосный товарный паровоз с котлом, имевшим большую поверхность нагрева, и мощной компаунд-машиной. Паровозы такого типа в дальнейшем строились на других русских заводах. В период наибольшего распространения компаунд-паровозов (1906— 1909 гг.) некоторые заводы России, в том числе Коломенский и Луганский, выпускали локомотивы не только для отечественных железных дорог, но и экспортировали их в другие страны [6, с. 30]. К началу XX в. мощность парвозов по сравнению с 80-ми годами XIX в. возросла в 2,5 раза [7, с. 232]. Рост мощности паровозов сопровождался увеличением габаритов и конструкционного веса локомотивов. Вместе с тем повышение мощности ограничивалось максимально допустимым давлением на рельс. В процессе совершенствования паровозов перед их творцами постоянно стояла про- тиворечивая и нелегкая проблема соблюдения оптимальных условий кон- струирования мощных локомотивов и надежности пути. Увеличение веса локомотивов требовало переустройства пути более тяжелыми рель- сами, что было сопряжено с дополнительными капиталовложениями. Именно это вызывало необходимость снижения давления колеса на рельс в результате увеличения числа осей. Наибольшее давление от бандажей одной колесной пары на рельс в 70-х годах XIX в. составляло 12,6 т. В последующие годы, в том числе в первом десятилетии XX в., давление от оси на рельс колебалось в пределах 13—15 т. Для железных дорог с усиленным рельсовым полотном (как, например, Владикавказская дорога в России) давление от оси на рельс было повышено до 17 т. Усовершенствования коснулись не только систем двигателей, самих паровозов и вагонов. Большое внимание уделялось и другим важным 15 Заказ № 727 2 25
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта вопросам, в том числе созданию надежных тормозных систем. Известно множество патентов на изобретения тормозов. Среди них заслуживает внимание первый патент на воздушный неавтоматический тормоз русского инженера Мартина (1859 г.), а также инженеров Путиловского завода Матвеева и Сазонова (1872 г.), создавших самодействующий механический тормоз. Здесь тормоза вагонов и паровоза были объединены в одну си- стему и при разрыве поезда включались автоматически [6, с. 37]. Однако всемирную известность получил тормоз системы американского изобретателя Д. Вестингауза (1869 г.), который стал быстро внедряться на железнодорожном транспорте после 1872 г., когда его действие было автоматизировано. В 1878 г. тормозом системы Вестингауза в России был оборудован первый пассажирский паровоз серии «К». Однако идея создания автоматических тормозов в то время не оставляла многих ученых и изобретателей. Так, в России в 1897 г. инженером О. О. Липковским был предложен тормоз, длительные испытания ко- торого на Николаевской железной дороге показали его преимущества перед тормозом системы Вестингауза (более прост конструктивно и рас- ход воздуха на 60—70% меньше). Тормоз Липковского был применен в 1898 г. на железных дорогах во Франции. В 1900 г. жюри Всемирной Парижской выставки удостоило изобретателя тормоза двумя золотыми медалями [6, с. 37]. Значительное внимание уделялось разработке автоматической сцепки вагонов. В конце XIX — начале XX в. в ряде стран были запатентованы изобретения и проводились опытные работы, связанные с переходом с винтовой сцепки на автоматическую. В 1915 г. русский техник Ф. П. Га- ранкин запатентовал в России, Франции и Англии оригинальную конструк- цию автосцепки [15]. Делались попытки разработки и применения на железнодорожном транспорте реактивных двигателей. В 80-х годах киевский инженер Ф. Р. Гешвенд предложил использовать реактивную работу пара в желез- нодорожных паровозах [16]. Велись поиски более дешевого и эффективного топлива. В США к 70-м годам основным топливом паровозов вместо дров стал уголь. В Ан- глии в 1888 г. Д. Холден испытал паровоз на смеси низкого сорта угля с нефтяными остатками. Однако найти какое-нибудь принципиально новое решение данной проблемы было уже невозможно, необходим был переход к принципиально новому двигателю. Железнодорожное сообщение в конце XIX — начале XX в. вышло на рубежи, которые принципиально отличались от существовавших в середине века. Скорость поездов 1900 г. достигала 100 км/ч и более, со- ставы весили сотни тонн, следовательно, можно сказать, что паровозо- строение уже достигло своего высшего технического развития. Железнодорожный транспорт, зарождение и развитие которого было вызвано потребностями крупной промышленности и капиталистической торговли, в свою очередь, оказал глубокое влияние на развитие капи- тализма. Он способствовал росту крупной индустрии, концентрации про- изводства и капитала, увеличению числа монополий. Развитие железно- дорожного транспорта отразило все основные противоречия империализма. В. И. Ленин отмечал, что «постройка желдорог кажется простым, естественным, демократическим, культурным, цивилизаторским предприя- 226
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Американский локсмотив (1898 г.) тием: такова опа в глазах буржуазных профессоров, которым платят за подкрашивание капиталистического рабства, и в глазах мелкобуржуазных филистеров. На деле капиталистические нити, тысячами сетей связываю- щие эти предприятия с частной собственностью на средства производства вообще, превратили эту постройку в орудие угнетения миллиарда людей (колонии плюс полуколонии), т. е. больше половины населения земли в зависимых странах и наемных рабов капитала в «цивилизованных» странах» 5. 2. НАЧАЛО ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ. У ИСТОКОВ ТЕПЛОВОЗОСТРОЕНИЯ Научные открытия и изобретения явились не только основополагаю- щим фактором совершенствования традиционной техники парового тран- спорта, но, что наиболее примечательно, они создавали предпосылки для формирования принципиально новых транспортных средств. В рассматриваемый период паровоз в своем конструктивном решении Достиг почти предела. Несмотря на попытки ученых и конструкторов повысить экономичность локомотива, его КПД был низким и не превышал в Ленин В. И. Там ж», т. 27, с. 304—305. 227 15*
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Это стимулировало исследовательские и конструкторские работы в области создания принципиально новых средств тяги. Уже в последней четверти XIX в. обозначились контуры новых направлений локомотиво- строения — электровозе- и тепловозостроение. На возможность применения электрической тяги на железных дорогах указывал еще в 1874 г. в заявке на привилегию русский специалист Ф. А. Пироцкий. В 1875—1876 гг. он проводил опыты на Сестрорецкой железной дороге по передаче электроэнергии по изолированным от земли рельсам. Передача осуществлялась па расстояние около 1 км. В качестве обратного провода был использован второй рельс. Электроэнергия переда- валась маленькому двигателю. В августе 1876 г. Ф. А. Пироцкий поместил в «Инженерном журнале» статью с результатами своих работ. Эти опыты навели его на мысль использовать электроэнергию для вагонеток, движу- щихся по металлическим рельсам [17, с. 17—19; 18, с. 28, 29]. Практическая реализация идеи использования электрической энергии на транспорте принадлежит В. Сименсу (Германия), построившему пер- вую электрическую железную дорогу, экспонировавшуюся на Берлинской промышленной выставке в 1879 г. Она представляла маленькую узкоко- лейную дорогу, предназначавшуюся для прогулок посетителей выставки. Короткий поезд из открытых вагончиков приводился в движение электро- возом с двумя моторами, которые получали постоянный ток напряжением 150 В от железной полосы, уложенной между рельсами. Обратным про- водом служил один из ходовых рельсов. В 1881 г. В. Сименс построил пробный участок электрической дороги в пригороде Берлина Лихтерфельде, впервые применив мотор-вагон. Ток напряжением 180 В подводился к одному из ходовых рельсов, а другой рельс служил обратным проводом [19, с. 7]. Во избежание больших потерь электроэнергии, которые возникали из-за плохой изолирующей способности деревянных шпал, В. Сименс ре- шил изменить электрическую схему питания электродвигателя. Для этого на электрической дороге, построенной в том же 1881 г. на Всемирной Парижской выставке, был применен подвесной рабочий провод. Он пред- ставлял железную трубку, подвешенную над рельсами. Нижняя часть трубки была снабжена продольным прорезом. Внутри трубки ходил чел- ночок, соединенный через прорез с гибким проводом, который прикреп- лялся к крыше локомотива и передавал электрический ток электродвига- телю. Такая же трубка, подвешенная рядом с первой, служила обратным проводом. Подобная система была применена на построенных в 1883— 1884 гг. пригородных трамваях Мёдлинг—Фордербрюль в Австрии и Франкфурт—Оффенбах в Германии, работавших при напряжении 350 В. Примерно в это же время в Кинреше (Ирландия) на трамвайной линии была применена проводка тока по третьему рельсу, который устанавливали на изоляторах рядом с ходовыми рельсами. Однако эта система оказалась совершенно неприемлемой в условиях города, мешая движению экипажей и пешеходов [19, с. 7—8]. Интересно отметить, что техническую обреченность такой системы подачи электрического тока мотору предвидел ранее Ф. А. Пироцкий, который писал в 1880 г. в газете «С.-Петербургские ведомости»: «Построен- ная мною электрическая железная дорога есть простейшая и дешевейшая. Она не требует затрат на среднюю рельсовую линию, напрасно увеличи- 228
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Электрическая железная дорога В. Сименса на Берлинской промышленной выставке 1879 г. вающую стоимость дороги на 5% и прекращающую экипажное движение в городе. Она не требует затрат и на чугунные столбы, стоящие чрезмерно дорого» [17, с. 35]. Это письмо было опубликовано Пироцким в связи с появившимися в печати сообщениями о результатах проведенных им 3 сентября 1880 г. в Петербурге испытаний электрического трамвая. В это время Ф. А. Пи- роцкий усиленно занимался реализацией своих проектов, связанных с созданием надежного городского электрического транспорта. Он понимал, что развитие магистрального железнодорожного электрического тран- спорта невозможно без решения коренной проблемы электротехники — осуществления передачи электроэнергии на дальние расстояния. Учитывая это, ф. А. Пироцкий сконцентрировал свое внимание на опытах электро- движения вагона, принятого на городских конно-железных дорогах. В результате ему удалось в 1880 г. впервые осуществить движение по рельсам настоящего двухъярусного моторного вагона. Результаты своей работы ф. А. Пироцкий представил в 1881 г. на Международную электри- ческую выставку в Париже, где экспонировал свою схему электрической железной дороги. В 1884 г. в Брайтоне (Англия) была построена по схеме Пироцкого электрическая железная дорога с питанием от одного из рельсов протя- женностью 7 верст. Эксплуатация только одного вагона дала чистой при- были, по сравнению с конной тягой 420 франков в день [17, с. 35—38]. С середины 80-х годов XIX в. развитием электрической тяги на же- 229
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта лезных дорогах начинают усиленно заниматься американские инженеры и предприниматели, которые энергично принялись за усовершенствование электрических локомобилей, а также способов подводки тока. Над проблемой электрического железнодорожного транспорта работал в США Т. А. Эдисон, построивший за период с 1880 по 1884 г. три неболь- шие опытные линии. В 1880 г. он создает электровоз, который по своему внешнему виду напоминал паровоз. Электровоз питался электрическим током от путевых рельсов, один из которых был подключен к положи- тельному, а другой к отрицательному полюсу генератора. В 1883 г. Т. А. Эдисон совместно с С. Д. Филдом построил более совершенный электровоз («The Judge»), экспонировавшийся на выставке в Чикаго и позже в Луизвилле. К 1883 г. относятся работы американского инженера Л. Дафта, создав- шего первый магистральный электровоз («Ашрёг») для стандартной колеи, предназначенный для железной дороги Саратога—Мак-Грегор. В 1885 г. Дафт построил улучшенную модель электровоза для Нью-Йоркской эста- кадной железной дороги. Локомотив, названный «Benjamin Franklin», весил 10 т, имел длину более 4 м и был снабжен четырьмя ведущими колеса- ми. Электрический ток напряжением 250 В подавался по третьему рельсу к мотору мощностью 125 л. с., который мог тянуть состав из восьми вагонов со скоростью 10 миль в час (16 км/ч). В 1884 г. швейцарский инженер Р. Тори построил экспериментальную железную дорогу с зубчатым зацеплением, соединив с ее помощью находя- щуюся на горном склоне гостиницу с местечком Терри (недалеко от Монтре на Женевском озере). Локомотив имел четыре ведущих колеса и переме- щался по весьма крутому наклону (1 : 33). Его мощность была небольшой и позволяла перевозить одновременно четырех пассажиров. На спуске в процессе торможения мотор работал как генератор, возвращая электри- ческую энергию в сеть. В течение ряда лет инженерная мысль неустанно работала над совер- шенствованием техники подачи тока к электровозу [19а]. В 1884 г. в Кливленде Бентли и Найт построили трамвай с подземным проводом. Аналогичная система была введена в 1889 г. в Будапеште. Этот способ электропитания оказался неудобным в эксплуатаций, так как желоб быстро загрязнялся. В конце 1884 г. в Канзас-Сити (США) Генри испытал систему с мед- ными воздушными проводами, из которых один был прямой, другой — обратный. К 1885 г. относится постройка бельгийским специалистом Ван-Депулем в Торонто (Канада) первого трамвая с одним воздушным рабочим проводом. В его схеме обратным проводом служили ходовые рельсы. Вдоль линии сооружали столбы с консолями, к которым прикрепляли изоляторы с рабочим проводом. Контакт с рабочим проводом осуществлялся с по- мощью металлического ролика, насаженного на штангу трамвая, который во время движения «катился» по проводу. Эта система подвески оказалась очень рациональной, после дальнейшего совершенствования была при- нята во многих других странах и вскоре получила всеобщее распростра- нение. К 1890 г. в США находилось в эксплуатации около 2500 км элек- трических дорог трамвайного типа, а к 1897 г. 25 тыс. км. Электрический трамвай стал вытеснять старые виды городского транспорта. 230
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта В 1890 г. воздушный провод появился впервые в Европе на трамвайной линии в Галле (Пруссия). С 1893 г. электрические железные дороги в в Европе развиваются ускоренными темпами, в результате чего уже к 1900 г. их протяженность достигла 10 тыс. км [19, с. 8]. В 1890 г. электрическая тяга была применена на выстроенной подзем- ной лондонской дороге. Электрический ток напряжением 500 В подавал- ся на электродвигатель с помощью третьего рельса. Эта система оказалась очень удачной для дорог с самостоятельным полотном и начала быстро распространяться в других странах. Одно из ее достоинств — возможность электрификации дорог с очень большим расходом электроэнергии, к ко- торым относились метрополитены и магистральные железные дороги. В 1896 г. электрическая тяга с использованием токоведущего третьего рельса была впервые введена на участке железнодорожной магистрали Балтимор—Охай. Электрификация коснулась отрезка дороги на подходе к Балтимору длиной 7 км. На этом участке пути был проложен 2,5-кило- метровый тоннель, побудивший строителей электрифицировать его. Элек- тровозы, работавшие на этом участке, получали электрическую энергию от третьего рельса при напряжении 600 В. Первые электрифицированные железные дороги по своей протяжен- ности были небольшими. Строительство железных дорог большой протяжен- ности наталкивалось на трудности, связанные с большими потерями энер- гии, которые вызывает передача постоянного тока на длительные расстоя- ния. С появлением в 80-х годах трансформаторов переменного тока, даю- щих возможность передавать ток на большие расстояния, они были введены в схемы питания электроэнергией железнодорожных магистралей. С введением трансформаторов в системе энергоснабжения образовалась так называемая «система трехфазно-постоянного тока», или, иначе, «си- стема постоянного тока с трехфазной передачей силы». Центральная элек- трическая станция вырабатывала трехфазный ток. Он трансформировался на высокое напряжение (от 5 до 15 тыс. В, а в 20-х годах — до 120 тыс. В), которое подавалось к соответствующим участкам линии. На каждом из них имелась своя понижающая подстанция, от которой переменный ток направлялся к электромотору переменного тока, насаженному на один вал с генератором постоянного тока. От него питался электроэнергией рабочий провод. В 1898 г. значительная по протяженности железная до- рога с самостоятельным полотном и с трехфазной системой тока была сооружена в Швейцарии и соединяла Фрейбург—Муртен—Инс. Вслед за ней последовала электрификация и ряда других участков железно- дорожных магистралей и метрополитенов. he К 1905 г. электрическая тяга полностью вытеснила паровую на под- земных дорогах. В середине 90-х годов произошли важнейшие качественные изменения, связанные с использованием на железнодорожном транспорте электро- двигателей трехфазного тока. В результате упростилась вся система пе- редачи и отпала необходимость в дорогих и требующих постоянного вни- мания мотор-генераторах или умформерах. Впервые система трехфазного тока была введена на трамвайной линии в Лугано (Швейцария), построенной в 1895 г. Вслед за ней последовала Электрификация ряда небольших горных дорог в Швейцарии. В 1901 г. Железная дорога на трехфазном токе начала успешно функционировать 231
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта в Италии (Вальтеллинская дорога). В результате проведенных в Пруссии (1902—1903 гг.) знаменитых цоссенских опытов с системой трехфазного тока была достигнута скорость мотор-вагона 200 км/ч [19, с. 10, И]. Вплоть до 20-х годов текущего столетия во многих странах усиленно велись исследования, связанные с разработкой наиболее оптимальных электрических схем питания железных дорог электрическим током. На- ряду с этим большое внимание уделялось непрерывному совершенствова- нию деталей и узлов электровозов, системам подвески и установки токо- съемных проводов и т. п. В результате возросла мощность моторов, повы- сились их технико-экономические показатели. Большое значение имели усовершенствования в системе управления электровозами. В 1897 г. аме- риканский специалист Спрэг предложил систему управления, названную «системой многочисленных единиц» или «системой объединенного управ- ления». Предложение сводилось к следующему. Все локомотивы поезда (их может быть несколько), как бы они ни располагались, взаимно соеди- няются электрической схемой, что позволяет вожатому (машинисту) пе- реднего локомотива управлять остальными локомотивами. Образуется своего рода единая система, как бы один локомотив со многими моторами. Система объединенного управления позволила также формировать состав и из одних моторных вагонов, которые работают в одинаковых режимах и управляются одним машинистом. Это замечательное новшество способ- ствовало быстрому прогрессу мотор-вагонной тяги, ускорило электрифи- кацию метрополитенов и пригородных участков магистралей [19, с. 15]. В особом ряду стоят локомотивы с «автономной электрической тягой». К ним относятся локомотивы, на которых в качестве энергоносителя на- чали устанавливать аккумуляторы электрической энергии. Такие локо- мотивы впервые стали применять на городских трамваях Берлина и Гамбурга в 1885 г. В начале 90-х годов XIX в. после значительных усовер- шенствований аккумуляторов оснащенные ими электровозы получили рас- пространение в Европе. Однако после 1894 г. их стали вытеснять быстро распространявшиеся электровозы, получавшие питание электрической энер- гией от контактных проводов. К достоинствам локомобилей с аккумуля- торным энергоносителем необходимо отнести плавность хода, способность допускать перегрузку, удобное регулирование, бесшумность и бездым- ность [19, с. 16]. Интересная работа по использованию аккумуляторов электрического тока на железнодорожном транспорте была проведена в 1920 г. в нашей стране инженером И. И. Махониным. Примечательным в его новшестве было использование для приведения в движение железнодорожного со- става очень мощных по тому времени аккумуляторных батарей и попытки применить аккумуляторную тягу для эксплуатации поездов на большие расстояния. И. И. Махонин задался целью организовать движение акку- муляторных электропоездов между Петроградом и Москвой. Это было сме- лое решение 6. Все работы по оборудованию первого электропоезда выполнялись на Балтийском судостроительном и механическом заводе в Петрограде. Три * Материалы о создании первого в нашей стране электропоезда с аккумуляторным энергоносителем подготовлены по документам Центрального государственного архива народного хозяйства СССР (ЦГАНХ СССР) ст. науч. сотр. архива М. А. Ба- калейником. 232
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта моторных вагона были построены ранее на Мытищинском заводе и слу- жили в качестве керосино-электрических автомотрис (вагоны с дизельны- ми двигателями), работавших па некоторых участках бывшей Николаев- ской (ныне Октябрьской) железной дороги. 30 сентября 1920 г. поезд успешно совершил первый пробный рейс из Петрограда в Любань, пройдя расстояние 155 верст. Из Петрограда в Москву поезд стартовал 12 октября 1920 г. Он состоял из четырех пассажирских вагонов (из которых три были моторные) и трех приспособленных тендеров с батареями. На каждом моторном вагоне было установлено по два электродвигателя закрытого типа постоянного тока («И-109») напряжением 500 В, часовой мощностью каждый 110 л.с. при 600 об/мин. Аккумуляторная батарея (типа устанавливаемых на подводных лод- ках) состояла из 264 элементов размером 305 X 500 X 1090 мм, емкостью около 7500 А-ч при 12-часовом разряде. Полный вес батареи в рабочем состоянии составлял около 120 т. Вес (брутто) всего поезда при минималь- ном составе в 24 оси был равен около 340 т, причем наибольшая нагрузка на ось тендерных ходов не превышала 16 т *. Управление поездом было устроено по системе «Мультипль» и сосредо- точено в двух крайних моторных вагонах, работавших самостоятельно в зависимости от направления поезда. Для получения различных скоро- стей движения и соответствующего изменения усилий тяги при напряже- нии батарей 500 В и переключении на 250 В предусматривалось пять спо- собов включения электродвигателей посредством пусковых реостатов. Расстояние 650 км поезд прошел за 15 ч 55 мин. Время чистого хода 12 ч 5 мин. Состав шел со средней скоростью около 54 км/ч. Отмечалось, что затяжной Веребьинский подъем 0,006 на протяжении свыше 20 км был пройден составом без всяких затруднений при одновременной работе 6 параллельно включенных моторов. В обратный путь поезд отправился 17 октября. Состав был увеличен на перегоне Москва — Крюково на два пульмановских вагона и вес поезда достиг 460 т (35 осей). После Крюково один вагон был отцеплен и вес поез- да составил 410 т. Обратный путь поезд прошел за 19 ч 15 мин при чистом ходовом времени 13 ч 25 мин. Аккумуляторные батареи после пробега Петроград — Москва были почти совершенно разряжены. В Петрограде и Москве их заряжали от трамвайной подстанции в течение 16 —18 ч. После прибытия поезда в Москву, 13 октября при ВСНХ состоялось совещание «Об электропоезде системы Махонина», на котором присутство- вали члены президиума ВСНХ, ответственные сотрудники заинтересо- ванных ведомств Москвы и Петрограда и около 20 московских и петроград- ских инженеров 7. Совещание отметило: «Испытание электропоезда и орга- низацию самой постройки экспериментального агрегата, изготовленного не из специальных материалов, а на основе утилизации, признать весьма Удачными». Редакция журнала «Известия Электротреста» «ввиду интереса, вызван- ного опытами с аккумуляторным электропоездом...» поместила в декабре- * Из Петрограда поезд шел в увеличенном составе — в 27 осей. 7 ЦГАНХ СССР, ф. 3429, он. 1, д. 1391, лл. 32, 32 об. 233
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта ском номере 1920 г. статью Н. П. Акимова, начальника тяги Николаевской железной дороги [20]. Автор писал: «...следует считать совершенно бес- спорным, что первый аккумуляторный электропоезд, даже в современной его конструкции, окажет весьма существенную пользу для изучения элек- трической поездной тяги...» и опыт его эксплуатации «несомненно будет влиять на решение многих вопросов по предстоящей электрификации железных дорог, особенно потому, что до сего времени не имеется экспе- риментальных данных по многим вопросам электрической тяги в условиях действительной работы русских железных дорог» 8. Тщательное исследование результатов работ И. И. Махонина пока- зало, что по ряду технико-экономических показателей эксплуатации поез- да с автономной аккумуляторной электрической тягой значительно усту- пают электропоездам, работающим от стационарной контактной сети. По данным профессора П. С. Осадчего, расход нефти на зарядку аккумуля- торных батарей электропоезда от паровой электрической установки со- ставляет 250—300 пуд., а от дизельной — вдвое меньше. Расход нефти в паровозе, ведущем из Петрограда в Москву поезд того же состава, что и электропоезд, по тем же подсчетам не должен превышать 310—320 пуд 9. Для аккумуляторных батарей, установленных на электропоезде, гаранти- рована исправная работа на 250 зарядов и разрядов, или 125 поездок туда и обратно. После 250 разрядов батарея требует ремонта и постепенной за- мены элементов. Стоимость одной такой батареи по довоенным ценам 180 тыс. руб., а паровоза сопоставимой мощности — 70 тыс. руб. Специфические особенности электрической тяги привлекли к электро- возам внимание горнопромышленных предприятий и фирм. В 1882 г. фирмой «Siemens & Halske» был построен первый рудничный электровоз. Один из электровозов, построенных в 1896 г., эксплуатировался успешно до 1913 г. В 1893 г. американская фирма Всеобщая компания электричества (C«AEG») соорудила четырехосный электровоз весом 30 т и мощностью 240 л. с. Немецкая фирма «Brown, Boveri & С°» выпустила электровозы мощностью 900 л. с. В 1906 г. три таких электровоза работали на проводке поездов через Симплонский тоннель. Электровоз имел два мотора трех- фазного тока, работающих при напряжении 3300 В. Моторы передавали движение трем ведущим осям электровоза. Они были непосредственно связаны со средней осью, от которой с помощью кривошипов и шатунов вращение передавалось двум другим осям. Диаметр ведущих колес 1640 мм. Общий вес электровоза 62 т, из них электрическая часть весила 28 т, меха- ническая 34 т. Электровоз развивал скорость от 34 до 68 км/ч. Сила тяги при тихом ходе 6000 кг, а при повышенных скоростях 3500 кг. Вес поездов, обслуживаемых электровозами фирмы «Brown, Boveri & С°», составлял для пассажирских составов до 365 т, товарных 465 т. В 1907 г. в США фирма «Westinghouse Electric» построила электровоз мощностью 960 л. с. В 1909 г. на железных дорогах Италии работало до 180 электровозов трех- фазного тока. В период первой мировой войны создают сверхмощные элек- тровозы весом до 275 т [21]. 8 ЦГАНХ СССР, ф. 3429, оп. 7, д. 737, лл. 5, 6. * ЦГАНХ..СССР, ф. 4372, on. 1, д. 14, л. 38, 38 об. 234
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Первым серийный электровоз марки Е-71 (Германия, 1914г.) Среди конструкций железнодорожных локомотивов, появившихся в период интенсивного распространения электровозов, необходимо упо- мянуть о пароэлектровозе, построенном в 1894 г. во Франции Эльманом. Конструктор создал локомотив, обладающий высокой скоростью и плав- ностью хода. Пароэлектровоз приводился в действие от электромоторов, получающих ток от установленной на нем же динамомашины, которой, в свою очередь, передавала движение паровая машина. Ввиду огромного конструктивного веса машины она не получила распространения. Идея Эльмана была осуществлена лишь после появления двигателя внутреннего сгорания. В период между 1900 и 1909 гг. велись работы по созданию «бензо-электрической» тяги. Двигателем внутреннего сгорания конструкторы железнодорожных локомотивов заинтересовались еще в 80-х годах XIX в. и применяли его для изготовления автодрезин и мотовозов. Один из мотовозов мощностью 4 л. с. был построен Даймлером в 1888 г. в Штуттгарте (Германия) для внут- ризаводской транспортировки составов вагонеток. В результате внедрения двигателя внутреннего сгорания на железно- дорожном транспорте начало формироваться новое направление в разви- тии локомобиля — тепловозостроение. По характеру передачи вращаю- щего момента от вала двигателя внутреннего сгорания движущим осям локомотива можно отметить две группы передачи: первая, когда вал дви- гателя внутреннего сгорания жестко связан с ведущими осями локомоти- ва, а вторая, когда вал двигателя соединен с осями локомотива через си- стему передачи. 235
Глава VIII. Т ехническое перевооружение транспорта Тепловозы с электрической системой передачи благодаря своим более высоким эксплуатационным преимуществам в последующие годы находи- лись в поле зрения конструкторов и изобретателей. Значительный вклад в развитие тепловозостроения внесли отечествен- ные ученые и специалисты. В 1905 г. инженер Н. Г. Кузнецов и полков- ник А. И. Одинцов разработали, вероятно, первый в мире проект локомо- тива, который стал прообразом современных тепловозов с электрической передачей. Изобретатели предусмотрели в своем проекте две индивиду- альные дизель-генераторные установки. Каждая установка состояла из судового вертикального двигателя мощностью 180 л. с. и генератора трех- фазпого тока. Каждая из четырех осей тепловоза (кузов и рама покоились на двух двухосных тележках) приводилась в движение самостоятельным электро- двигателем. В 1909 г. на Коломенском заводе разработали проект тепловоза с электрической передачей. Энергетическая установка состояла из двух трехцилиндровых дизелей общей мощностью 1 тыс. л. с., которые при- водили в движение один генератор, расположенный между ними. Ток подавался к четырем электродвигателям тепловоза, опорой кузова кото- рого служили две четырехосные тележки 16, с. 43]. В период с 1905 по 1920 г. были в основном завершены проектно- конструкторские работы, связанные с созданием мощного тепловоза с электрической системой передачи. В 20-е годы тепловозы вышли на железнодорожные магистрали ряда стран мира, в том числе и в СССР. Начало развитию в СССР тепловозостроения с электрической переда- чей было положено работами профессора Я. М. Гаккеля, разработавшего проект локомобиля в 1920—1921 гг. Для рассмотрения проекта при Гос- плане была создана Комиссия по тепловозам, преобразованная затем в Комиссию по тепловозам при ВСНХ. 4 января 1922 г. Совет Труда и Обороны принял постановление о постройке тепловозов. В 1924 г. тепловоз по проекту Я. М. Гаккеля был построен. Это был один из пер- вых в мире крупных работоспособных тепловозов, мощностью около 1 тыс. л. с. В ноябре 1924 г. тепловоз системы Я. М. Гаккеля совершил опытный рейс от Ленинграда до Обухове Октябрьской железной дороги, а 16 января 1925 г. привел грузовой состав в Москву [22, с. 237—238]. Постройка тепловоза, финансировавшаяся ВСНХ, велась на четы- рех петроградских заводах: Балтийском судостроительном, «Электро- силе», «Красном путиловце», «Электрике» [22, с. 238]. В это время строительство тепловозов началось в Германии, Англии, Швеции и в ряде других стран. 3. РАЗВИТИЕ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА В рассматриваемый период произошли коренные изменения и в раз- витии водного транспорта. Они были связаны в первую очередь с увели- чением технико-экономических показателей судов. Правда, двигатели парохода и паровоза середины XIX в. не отличались существенно от двигателя Уатта, конструкции гребных колес и винтов не изменились, суда строили в значительной мере по образу и подобию парусных судов, 236
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта да и снабжали их, кроме парового двигателя, еще и парусным оснащени- ем. Технические идеи, воплощенные в паровых средствах транспорта середины XIX в., в целом давали удовлетворительные результаты, но необходимо было найти более надежные и, главное, более экономичные и технически совершенные решения отдельных проблем, которые возни- кали при эксплуатации транспортных средств. К последней четверти XIX в. паровой двигатель для морских судов уже по сути исчерпал возможности принципиального совершенствования. Дальнейшее развитие морского флота стало зависеть от внедрения прин- ципиально новых видов двигателей. Кроме того, переход к использова- нию гребного винта в качестве основного движителя корабля поставил проблему совершенствования двигателя. Паровой двигатель, имевший прямолинейное движение рабочего штока, требовал специального меха- низма перевода такого движения во вращательное, что снижало коэффи- циент полезного действия. Двигатель типа турбины внес революционное изменение во всю систему «двигатель — движитель — корабль». Это объясняется тем, что возрастание скоростей вращения винта требует перестройки форм движителя, а изменение формы винта в совокупности с увеличением скорости вращения вызывает рост скорости судна, что приводит к существенной модернизации всей конструкции кораблей. Первые попытки использовать турбину как двигатель для водного транспорта оканчивались частично или полностью неудачей (Д. Сте- венс, О. Эванс, Р. Тревитик). Относительный успех был достигнут в 1846 г. Созданная специально для нужд флота турбина Д. Кордса и Э. «Пока (Англия) прошла испытания, но практически использована не была. Большой интерес представляют работы русского изобретателя П. Д. Кузьминского, который в 1887—1892 гг. сконструировал и постро- ил газовую реверсивную турбину радиального типа с 10 ступенями дав- ления. Она должна была работать на парогазовой смеси. Для ее получе- ния изобретатель предложил специальную камеру сгорания — «газо- парород». Из-за смерти П. Д. Кузьминского испытания турбины не были закончены [23]. В 1884 г. идею использования турбины как основного двигателя судна попытался реализовать Ч. Парсонс, однако первый опыт не увенчался успехом из-за проявления эффекта кавитации, до того не встречавшегося. Кавитация полностью уничтожила выгоды от увеличения скорости вра- щения винта. Для ликвидации возникшего затруднения необходимо было усовершенствовать винт. Парсонс провел серию опытов с целью установить причину неэффективности старых форм винтов. В 1897 г. Парсонс добился успеха. Его судно, названное «Турбипией», водоизме- щением 44 т развивало скорость 34,5 узла [24, с. 151]. Укажем, что ско- рость «Великого Восточного», построенного в 1858 г. и являвшегося вы- дающимся судном своего времени, была более чем вдвое меньше. В паро- вых турбинах применяют пар высоких параметров — давление до 45 ат и температура до 470° С. Недостаток турбин — отсутствие реверса, что требует установки дополнительных турбин обратного хода. В начале XX в. турбины получили широкое распространение на быстроходных, особенно военных, судах. В России первым турбинным судном была яхта «Ласточка» (1904 г.) с мощностью турбоустановки 2 тыс. л. с. 237
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Почти одновременно с внедрением турбин в качестве судовых двига- 1влей началось использование и двигателей внутреннего сгорания. Пер- вые двигатели такого типа, примененные па малых судах в 70-х годах XIX в. (система Ленуара), обладали малой мощностью и были неэконо- мичны. Ситуация изменилась с появлением дизельных двигателей, осо- бенно с переходом на использование дешевого низкооктанового топлива. Малые габариты дизельных двигателей (по сравнению с паровыми), мень- ший расход топлива на производство той же работы, уменьшение числа обслуживающего персонала, отсутствие золы и дыма говорили в пользу перехода на двигатели внутреннего сгорания. Однако в рассматривае- мый период эти двигатели еще не получили широкого распространения. Первые экземпляры дизелей не имели реверса и плохо работали в раз- ных режимах, например при необходимости снижения скорости и т. п. Для ликвидации этих недостатков ходовую установку усложняли, вводя дублирующий реверсный двигатель или промежуточную передачу (элек- трическую, механическую, гидравлическую). Несмотря на то что у наиболее совершенных конструкций КПД пере- дач был довольно высоким (до 98% для механической передачи), эффек- тивность новых типов двигателей снижалась и терялось такое преиму- щество, как компактность. Первая судовая дизельная установка была построена в России на заводе «Русский дизель» в 1904 г. [25]. Ею оснастили самоходную баржу «Вандал» грузоподъемностью 820 т. На «Вандале» установили три ди- зельных двигателя по 120 л. с. каждый. Баржа развивала скорость до 7,4 узла. Усилие передавалось на гребной вал через электрическую си- стему. Выявившиеся недостатки этой системы требовали существенной ее модернизации. В 1904 г. на том же заводе была построена новая дизельная установка системы Дель Пропосто. Для реверса и маневрирования использовали электрическое регулирование, а для крейсерского хода включали пря- мую связь дизеля с рабочим валом. Двигатель был установлен в 1905 г. на судне «Сармат» общества бр. Нобель. Позже использовали и другие системы передач. Проблема была решена в 1908 г. при использовании реверсивного четырехтактного дизеля, построенного впервые в мире на петербургском заводе Л. Нобеля. Такими двигателями мощностью 120 л. с. были оснащены подводная лодка «Минога», затем канонерские лодки «Карс» и «Ардаган». Успешная эксплуатация двигателей внутреннего сгорания на неболь- ших судах повлекла за собой строительство крупных морских судов с такими двигателями. Первенцем был теплоход «Дело» грузоподъемно- стью 5 тыс. т, оснащенный двумя дизельными двигателями мощностью 1 тыс. л. с. Скорость судна достигала 9,5 узла (Россия). В Дании первый теплоход «Зеландия» был построен лишь в 1912 г. Всего к 1913 г. было построено 80 теплоходов, из них 70 — в России. Россия была лидером внедрения двигателей внутреннего сгорания на флоте. В последней трети XIX и начале XX в. был совершен большой сдвиг в проектировании корпусов кораблей. Совершенствовалась не только форма судна, но вводились весьма важные конструктивные элементы, обеспечивавшие безопасность кораблей. Переход к металлу как основ- ному строительному материалу в судостроении вызвал необходимость 238
Глава VIH. Техническое перевооружение транспорта повысить внимание к непотопляемости корабля. Повреждение металли- ческого корпуса огромного корабля могло привести к существенному из- менению центра тяжести и к потере плавучести. Адмирал русского флота С. О. Макаров предложил разделить судно на ряд отсеков водонепроницаемыми переборками, примем при повреж- дении обшивки корабля и заполнении отсека с одной стороны соответст- вующий отсек с другой стороны тоже мог быть затоплен водой, что по- зволяло избежать крена и дифферента корабля. Работа в этом направле- нии была начата в 1875 г., но до логического завершения доведена акаде- миком А. Н. Крыловым, который в 1902 г. разработал таблицы непо- топляемости корабля, введенные в русском флоте в 1905 г. и в английском в 1926 г. А. Н. Крылов внес выдающийся вклад в теорию судостроения, разработав также теорию использования гироскопов для успокоения кач- ки судна и другие теоретические вопросы [26, 27J. В этот период получили распространение новые типы судов — ледоко- лы, предназначенные для плавания во льдах. Потребность в таких судах особенно остро ощущалась в России. «Простой взгляд на карту России,— писал один из зачинателей русского ледокольного флота С. О. Макаров,— показывает, что она своим главным фасадом выходит на Ледовитый океан.... Мощный ледокол откроет дверь в этом главном фасаде, он сни- мет ледяные ставни с окна, которое Петр I прорубил в Европу...» [28, с. 389]. Первый ледокол современного типа «Пайлот» был построен в Рос- сии. С 1864 г. он стал совершать регулярные рейсы между Кронштадтом и Ораниенбаумом, разламывая лед для прохода других судов. По черте- жам «Пайлота» начали строить ледоколы и в других странах. По идее и при непосредственном наблюдении С. О. Макарова в 1899 г. на верфях Ньюкастля был построен самый мощный для того времени ледокол «Ер- мак» (длина 97,56 м, ширина 21,64 м, водоизмещение 3,7 тыс. т, мощность двигателей 9,4 тыс. л. с.). Удачный замысел и конструкторские решения были затем использованы при строительстве других ледоколов в России и в других странах [29]. В 1916 г. был построен ледокол, который впо- следствии получил имя «Красин». Ледоколы начали использоваться для изучения Ледовитого океана. Так, например, в 1910—*1915 гг. в Арктике работала русская экспедиция на ледоколах «Таймыр» и «Вайгач» (постро- ены в Петербурге в 1909 г.). Ею открыты новые острова, в том числе ар- хипелаг Северная Земля [30]. На мореходство и даже структуру морского флота существенно по- влияло строительство каналов между морями, океанами и проливами в конце XIX и начале XX в. Впервые канал такого рода был построен в 1784 г. в Дании. Он соединял Кильский залив и Верхне-Эйдерское озеро, что давало возможность проплыть по реке и каналу из Балтики в Северное море. В 1895 г. в том же районе был построен Кильский канал (Германия) длиной 95 км. Он позволил не только спрямить путь из Бал- тики в Северное море, но и миновать опасные проливы Скагеррак и Кат- тегат. Канал был построен главным образом в военно-стратегических целях. Эффективность Кильского канала была очень существенной, что на- глядно иллюстрируется приведенными ниже данными о расстоянии от Киля в различных направлениях (в морских милях) [31, с. 268]: 239
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Конечный пункт По каналу Через проливы Сокраще- ние пути Конечный пункт По каналу Через проливы , С окраще- ние пути Гамбург 221 646 425 Дюнкерк 561 8С0 239 Эмдея 346 629 283 Лондон 591 830 239 Амстердам 450 687 237 Гулль 536 717 181 Роттердам 479 716 237 Ньюкасл 591 698 107 Огромное значение для торговли и развития экономических связей Европы с Индией, Дальним Востоком и Африкой имел Суэцкий канал открытый в 1869 г. и являвшийся в техническом отношении величай- шим сооружением века. Его строили около 10 лет по тем местам, где ког- да-то (еще во времена фараонов) существовало аналогичное водное сооружение. Канал, соединивший Средиземное и Красное моря, имел об- щую длину 173 км. Из них 161 км приходится на собственно канал, про- рытый через Суэцкий перешеек между Порт-Саидом на севере и Суэцем на юге, и, кроме того, 9,2 км — на искуственные фарватеры на подходах к каналу, проложенные по дну Средиземного моря, и 3 км на фарватеры Суэцкого залива. Канал построен без шлюзов. Ширина Суэцкого канала по зеркалу воды 120—150 м, глубина по фарватеру 12—13 м. История Суэцкого канала неразрывно Связана с военно-политическим конфликтом, возникшим в 50-х годах XIX в. между Англией, Францией и Россией, пытавшимися установить свое влияние на Ближнем Востоке. В период начавшейся между англо-франко-турецкой коалицией и Рос- сией Крымской войны (1853—1856 гг.) Англия и Франция добились важ- ных концессий в Египте. Англия получила концессию на строительство железной дороги из Александрии в Суэц, а Франция — права на строи- тельство Суэцкого канала. Строительство канала возглавил генеральный консул Франции в Александрии Ф. Лессепс, организовавший акционерное общество «Все- общая компания Суэцкого канала». Предприимчивый Ф. Лессепс при- влек к участию в компании тогдашнего правителя Египта М. Саид-пашу, который предоставил в ее распоряжение материальные и людские ре- сурсы своей страны. Деятельность «Всеобщей компании Суэцкого канала» носила хищнический характер. В ее распоряжение бесплатно были пе- реданы земли, лежащие на трассе будущего канала, и египетские госу- дарственные каменоломни. Египетское правительство обязалось прорыть к месту строительства пресноводный канал с питьевой водой из Нила. Оно освободило компанию от всевозможных налогов и предоставило в ее распоряжение огромное число рабочих. На строительстве канала рабо- тало около 40 тыс. чел., из них 4/5 составляли феллахи, порабощенные египетскими феодалами. Все работы вели вручную, механизацию не применяли, так как рул* ной труд был для капиталистов выгоднее. От непосильного труда, жары и голода на строительстве Суэцкого канала умерло, по официальным, но значительно заниженным сведениям, более 20 тыс. человек. Общие затраты на строительство канала составили колоссальную сумму — 400 млн. франков. Строительство легло тяжелым бременем на плечи египетского народа. В 1875 г. Англия воспользовалась острейшим 240
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта финансовым кризисом в Египте и выкупила египетскую часть акций за 4 млн. фунтов стерлингов. С этих пор «Всеобщая компания Суэцкого канала» попала в полную зависимость от Англии, которая стала безраз- дельно контролировать важнейшую морскую торговую артерию. В 1885 г. Англия после захвата Египта установила военный контроль на Суэцком канале. После открытия Суэцкого канала плавание вокруг Африки мимо мыса Доброй Надежды становилось излишним, сообщение безопасным, корот- ким и дешевым. Путь из Европы в страны Востока сократился на ты- сячи километров, в том числе в Индию почти па 5 тыс. км, в Китай — на 5,6 тыс. км, а для удаленных портов на 8—15 тыс. км [32]. Об огромной интенсивности морского судоходства через Суэцкий ка- нал свидетельствуют цифры судооборота Суэцкого канала: За период с 1870 по 1917 г. количество судов, ежегодно проходящих через канал, возросло с 486 до 2353, а тоннаж судов увеличился соответственно с 436 до 8368 регистровых тыс. т [32]. Весьма важное экономическое, а главное — военно-стратегическое для США значение имел открытый в 1914 г. Панамский канал в Цент- ральной Америке, проложенный через Панамский перешеек в его наибо- лее узкой и низкой части и связавший Атлантический и Тихий океаны. Длина канала 81,6 км, в том числе 65,2 км он проходит по суше и 16,4 км составляет его фарватер, проложенный по дну Панамской и Лимонской бухт. Наименьшая ширина ио дну составляет 91,5 м, но на большей ча- сти трассы она превышает 100 м. Нормальная глубина канала около 13,5 м, на шлюзах она уменьшается до 12,5 м. Водораздельный участок канала лежит на высоте 25,9 м над средним уровнем океана. Суда подни- маются на эту высоту с помощью шести ступеней (по три на каждом скло- не) шлюзов. Каждый из них поднимает судно на 8,6 м. Длина шлюзных камер 305 м, ширина 33,5 м. Благодаря тому что все шлюзы парные, движение осуществляется одновременно в двух направлениях. Строительство Панамского канала началось по инициативе уже упо- минавшегося Ф. Лессепса, заработавшего огромные капиталы при соору- жении Суэцкого канала. План Лессепса встретил горячую поддержку во Франции. В результате в 1879 г. была создана «Всеобщая компания по строительству межокеанского канала». Однако финансовые дела этой компании, попавшей в руки капиталистических дельцов, интересовавших- ся больше личной наживой, вскоре оказались в критическом положении в результате процветавших хищений, взяточничества и мошенничества. Огромное противодействие компании оказывали США, делавшие все возможное, чтобы поставить строительство канала под свой контроль. В результате «Всеобщая компания по строительству межокеанского кана- ла» в 1889 г. обанкротилась и прекратила работы. В 1894 г. была образована «Новая компания Панамского канала». Однако хозяева этой компании, учитывая давление США, думали больше не о строительстве, а о том, как бы повыгоднее продать концессию на по- стройку канала и проведенную предшествующей компанией работу. Испа- но-американская война 1898 г., в результате которой США подчинили себе филиппинские острова, Кубу и Пуэрто-Рико, еще больше усилила стремление США взять в Свои руки строительство канала. Захватническая Политика империалистов США в Западном полушарии вызывала необхо- 16 Заказ № 727 241
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта димость быстрой переброски своего военно-морского флота из одного океана в другой. Это было возможно лишь по кратчайшему пути, который открывал Панамский канал. В 1901 г. США заключили договор с Англией, по которому они полу- чили исключительное право «сооружать, а также регулировать и контро- лировать канал». После провозглашения в 1903 г. Панамы самостоятель- ным государством, ставшего возможным в результате упорной освободи- тельной борьбы панамского народа (она отделилась от Колумбии), США навязали молодому государству кабальный договор. Договор устанавли- вал вечную монополию США на все пути сообщения на территории Па- намы, в том числе на канал, связывающий два океана. По договору Пана- ма на своей собственной земле без разрешения правительства США не могла строить каналы и железные дороги. Строительство канала было начато в 1904 г. Оно осуществлялось воен- ным министерством США. В 1914 г. сооружение канала было в основном завершено. 15 августа 1914 г. по нему прошло первое судно. Однако из- за происшедших оползней работы на канале продолжались еще в течение одного года. Панамский канал резко сократил расстояния между портами за- падного и восточного побережий Американского континента и время сле- дования судов. Так, для США и Канады расстояния между портами умень- шились в 2,5—3 раза. Значительно сократились расстояния между портами восточного побережья США и странами Дальнего Востока. Панамский ка- нал изменил направление ряда морских путей. Время прохождения судов через канал не превышает 8 ч, из которых 3 ч приходятся на шлюзование. Максимальная пропускная способность канала 48 судов в сутки. Эскадра в 100 военных кораблей может быть переброшена по Панамскому кана- лу из одного океана в другой за двое суток. В техническом отношении Панамский канал представляет одно из круп- нейших гидротехнических сооружений начала XX в. По объему земляных работ, составивших около 150 млн. м3, и сложности прокладки трассы он значительно превосходит Суэцкий и Кильский каналы. За 35 лет, в течение которых строился канал, Франция и США затрати- ли на него почти 70 млн.долл. Строительство Панамского канала сопровождалось беспощадной экс- плуатацией рабочих. Их посылали большими партиями в тропические болотистые леса без необходимого медицинского обслуживания. Эпиде- мии желтой лихорадки и малярии унесли жизни многих людей. За время строительства Панамского канала погибло более 60 тыс. чел. Каждый метр канала стоил жизни одного рабочего и обошелся в 10 тыс. долл. [33]. Каналы существенно повлияли на процесс сокращения парусного флота, так как в условиях узких каналов маневр судна был затруднен, что почти лишало парусники возможности идти по ним своим ходом. В 1871 г. суммарный тоннаж парусного флота насчитывал 15,3 млн. реги- стровых т, к 1914 г. он сократился до 3,7 млн. регистровых т. За этот же период суммарный тоннаж парового флота увеличился с 2,4 и до 45,4 млн. регистровых т, т. е. в 18,9 раза. Таким образом, в рассматриваемый период произошло несколько ре- волюционных изменений в конструкциях и методах управления, а также источниках первичной энергии на водных средствах транспорта. За от- 242
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта носительно короткий срок на замену парусным деревянным судам с незна- чительной скоростью и маневренностью пришли огромные металлические корабли, оснащенные паровыми, а затем турбинными и дизельными дви- гателями. 4. ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА Идея использования двигателя внутреннего сгорания для безрельсо- вого транспорта впервые была высказана в 1862 г. французским инжене- ром А. Во де Роша, но была воплощена немецкими изобретателями 3. Мар- кусом в 1875 г. и Н. Отто в 1876 г. В качестве горючего использовали газ. В 1888 г. русский инженер О. С. Костович подал заявку, а в 1892 г. по- лучил привилегию на бензиновый карбюраторный двигатель, который он предполагал установить на дирижабле «Россия». Использование бензинового двигателя для передвижения автомобиля началось с 1885 г., когда немецкий изобретатель Г. Даймлер взял на него патент, причем в качестве сферы его применения, кроме автомобиля, ука- зывались мотоциклы и моторные лодки. Мощность первого двухцилинд- рового двигателя Даймлера была около 0,75 л.с. при 800 об/мин. Г. Дайм- лер приступил к конструированию легкового автомобиля на базе создан- ного мотора и построил его в 1885 г. В следующем году он создал второй четырехколесный автомобиль с бензиновым двигателем, развивавшим ско- рость до 18 км/ч. Примерно в одно время с Даймлером успешную попытку решить проблему автомобиля предпринял его соотечественник К. Бенц, трехколесный автомобиль которого развивал скорость до 15 км/ч. Конеч- но, первые успешно испытанные автомобили качественно не превосходили электромобили и паромобили, а технические характеристики автомобилей и паровозов были просто несоизмеримы (скорость соответственно менее 20 и более 200 км/ч). Тем не менее именно эти несовершенные экипажи с двигателями внутреннего сгорания стали первенцами отрасли, впослед- ствии многие десятилетия определявшей и до сих пор в значительной мере определяющей технический прогресс в области металлообработки и орга- низации промышленного производства [34, с. 7]. Первые автомобили внешне напоминали обычные конные повозки и назывались первоначально «безлошадные повозки». В 1893 г. американ- ский изобретатель Д. Ф. Дьюреа привез свой автомобиль с бензиновым Двигателем на место проведения первого испытания с помощью лошади, и это не вызвало пи у кого никакого интереса или недоумения. В автомо- билях использовали элементы устройств других транспортных средств. За основу был взят обычный конный экипаж (первоначальный кузов авто- мобиля, рессоры и пр.), у велосипеда была заимствована цепная передача в качестве первоначального привода, шины сначала были сплошными, а с 90-х годов их стали делать пневматическими (первые пневматические шины изобретены в Англии Р. Томпсоном в 1845 г.). У паровых повозок был заимствован дифференциал (изобретен в 1828 г. французом О. Пеккё- Ром) [2, с. 419]. В конце XIX в. опыты по созданию автомобиля получили широкое рас- пространение. Их конструированием занимались не только Г. Даймлер и К. Бенц в Германии, но и Д. Ф. Дьюреа, Р. Е. Олдс, А. Винтон, Г. Форд 243 16*
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Первый автомобиль Карла Бенца (Германия, 1885—1886 гг.) * ч в США. Эксперименты над созданией автомобилей, паромобилей и электро- мобилей проводили в разных масштабах. В это время направление разви- тия безрельсового сухопутного транспорта еще не определилось, более того, будущие автомобили тогда занимали достаточно скромное место по отношению к электро- и паромобилям. В 1899 г. в США было выпущено 4172 безрельсовых транспортных средства, в том числе 1661 паромобиль, 1575 электромобилей и лишь 936 автомобилей. Однако после первых успешных испытаний автомобилей с двигателями внутреннего сгорания они все более и более привлекали внимание не толь- ко конструкторов, но и предпринимателей. В результате автомобили быстро совершенствовались. Первые карбюраторы, сконструированные в 70-х годах, заменялись более прогрессивными карбюраторами поплав- кового типа, в конце 80-х годов было создано магнето, в 1910 г. Ч. Кетте- ринг создал электрический стартер и т. д. Первоначально работы прово- дили отдельные изобретатели, которые очень мало или ничего не знали о других, работавших в этой же области. Так, Даймлер и Бенц не обме- нивались никакой технической информацией, хотя жили вблизи друг от друга. Точно так же ничего не знали друг о друге жившие неподалеку Дьюреа и Максим, Поуп и Винтон и т. д. Положение несколько изменилось с того времени, когда изобретатели стали демонстрировать и рекламировать свои автомобили, чему особенно 244
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта способствовали автомобильные гонки, проведенные впервые в 1894 г. во франции. Правда, на этих гонках из 102 машин, оснащенных 29 типами дви- гателей, более половины не смогли сдвинуться с места. В конце концов к финишу пришли 13 автомобилей с бензиновым двигателем (из 14, приняв- ших участие в гонках) и 2 — с паровыми двигателями (из 7 участвовав- ших). Это можно было бы назвать началом конца парового автомобиле- строения, по тогда это еще не было ясно. Первое место занял французский автомобиль с двигателем Даймлера, развивавший скорость до 20 км/ч. Вначале при поисках оптимальных типов автомобилей в основном со- вершенствовали собственно автомобили, а двигатель использовали уже известного и относительно распространенного тогда типа. Например, дви- гатели Даймлера и Бенца использовали в десятках вариантов машин различных фирм и изобретателей, работавших в разных странах. О победе автомобилестроения в полной мере можно говорить только с того момента, когда уже была создана достаточно совершенная система производства этого вида транспорта. Первые автомобильные заводы были построены еще в 90-х годах XIX в.: в 1896 г. в Айзенахе (Германия), в том же году— в Спрингфилде (США), в 1897 г.— в Копршивнине (ны- не Чехословакия), в 1899 г. — в Турине (Италия) и т. д. Однако строи- тельство автомобилей было полукустарным. Например, в США в 1899 г. было свыше 50 автомобильных фирм, каждая из которых выпускала в год от десятка до 200 автомашин. В России делались попытки наладить производство автомобилей в на- чале XX в. (завод предпринимателя И. П. Пузырева в Петербурге). С 1908 г. автомобили стали выпускать на Русско-Балтийском заводе (г. Ри- га). До 1916 г. было изготовлено 450 таких машин [22, с. 249]. Подлинный перелом в развитии автомобильного транспорта наступил после создания в 1902 г. в США Г. Фордом фирмы «Ford Motor». Форд на- чал свою конструкторскую и предпринимательскую деятельность в 1896 г. В 1892—1893 гг. он создает свой первый автомобиль с 4-тактным двига- телем внутреннего сгорания мощностью 4 л. с. Но конструкции его авто- мобилей были неудачны. Первый автомобиль конструкции Форда был про- дан лишь в 1903 г. Вскоре компания «Ford Motor» начала конкурировать с другими, уже популярными тогда фирмами. Начав с «Модели А», Форд в 1908 г. предложил уже «Модель Т», улучшив предыдущую свою «Мо- дель Н», которая имела неплохой финансовый успех. «Модель Т» вывела эту фирму в лидеры автомобильной промышленности США [35]. Успех модели был очень велик. К 1915 г. был выпущен миллионный, а в 1924 г. —десятимиллионный экземпляр «Модели Т». Выпуск этой моде- ли продолжался до 1927 г. и превысил 15 млн. штук. На автомобиле были применены такие новшества, как планетарная передача и усовершенст- вованное магнето. Финансовый успех модели объясняется не только удач- ной компоновкой автомобиля и его техническим совершенством, но преж- де всего всемерным использованием принципа массового поточного произ- водства, позволившим снизить трудоемкость изготовления автомобиля. Для примера приведем такие данные: при переходе на этот принцип тру- доемкость одного такого автомобиля снизилась с 4664 рабочих часов в 1912 г. до 2375 — в 1916 г. и 813 — в 1923 г. Массовое производство изобретено не Г. Фордом, а инженерами его Предприятия. Этот процесс был усовершенствован и интенсифицирован. 245
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Автомобиль фирмы «Хорх» (Германия, начало XX в.) Все сборочные линии были превращены в жестко связанные между собой механизмы с принудительным ритмом работы. Если раньше рабочий переходил от одного обрабатываемого блока к другому, то теперь эти блоки подвозили к рабочему один за другим. В результате рабочий стал не только придатком машины, но частью этой машины. Именно Форд начал процесс интенсификации производства, который теоретически обосновал Тейлор в книге «Управление предприятием». В конце 30-х го- дов буржуазная президентская комиссия, ознакомившись с интенсив- ностью работы на автомобильных предприятиях США, вынуждена была признать, что «она превосходит пределы человеческих сил и возможно- стей». Фордизм — эта современная буржуазная система, включающая мето- ды организации труда и управления производством, был создан с целью получения капиталистами наибольшей прибавочной стоимости на основе максимального повышения интенсивности и производительности труда рабочих. Переход к массовому поточному производству автомобилей позволил резко увеличить прибыли. Например, доход «Ford Motor» поднялся с с 1,8 млп. долл, в 1909 г. до 11,2 млн. долл, в 1913 г. при условии, что цена автомобиля снизилась за этот период на 40%. Все это, дополненное обширным рынком, обусловило рост объема производства автомобильной промышленности: в 1904 г. в США было выпущено около 22 тыс., а в 1929 г. 5293 тыс. автомобилей 136]. Мелкие и полукустарные автомобильные заводы превращаются в начале XX в. в крупные промышленные предприятия. Среди них все- 246
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта мирную известность получили в США, кроме уже упоминавшейся фирмы «Ford Motor», также «General Motor» (1916 г.), во Франции «Renault» (1895 г.) и «Peugea Automobiles» (1896 г.), в Италии «Fiat» (1899 г.), Анг- лии «Leylend Motor» (1919 г.) и ряд других. Автомобильная промышленность уже перед первой мировой войной влияла на прогресс во всех отраслях техники. Увеличение объемов про- изводства автомобилей и связанные с этим заказы на необходимые обору- дование, материалы, комплектующие изделия, полуфабрикаты и прочее связали с этой отраслью не только огромное число рабочих и инженеров, но и большое число предприятий, прямо или косвенно зависящих от мас- штабов автомобильного производства. Мировая война подчеркнула еще одну сторону развития автомобиле- строения — стратегическую. Известно, как французы смогли во время наступления на Марне перевести во фланг немецкой армии целую пехот- ную дивизию, используя для этого парижские такси. Это был первый пример массового использования автомобильного транспорта в военных целях. В дальнейшем любые боевые действия всегда предусматривали и соответствующее обеспечение автомобильным транспортом. Автомобильная промышленность дала нам примеры невиданного тем- па технического развития — за каких-то два десятилетия автомобиль из малоподвижной «безлошадной повозки» превратился в надежное, тех- нически совершенное, элегантное и экономичное средство транспорта, но в то же время проявились крайне негативные стороны развития тех- ники при капитализме — максимальная интенсификация производства, полное подчинение человека машине. Именно автомобильная промышлен- ность стала классической отраслью чрезмерной эксплуатации человека человеком, отраслью, в которой любое изменение в структуре и формах организации производства определялось стремлением капиталистов по- лучить максимальную выгоду, прежде всего финансовую. Улучшение железнодорожного и водного транспорта, создание авто- мобильной промышленности способствовали проявлению одной из осо- бенностей капитализма — иммиграции рабочих. В. И. Ленин указывал, что «быстро развивающиеся в промышленном отношении страны, вводя больше машин, вытесняя отсталые страны с мирового рынка, поднимают заработную плату выше среднего и привлекают наемных рабочих из от- сталых стран» 10. Так, только в течение пяти лет (с 1905 по 1909 г.) в США переселялось в среднем свыше одного миллиона человек в год. Германия к этому времени стала также поглощать большое количество иностранных рабочих. Если до 1890 г. из Германии уезжало рабочих больше, чем при- езжало, то, начиная с того времени, когда в этой стране стала особенно быстро развиваться капиталистическая экономика, сюда устремился большой поток иммигрантов. В 1911 —1912 гг. число иностранных рабочих составляло 729 тыс. человек. Наиболее интенсивным был процесс выезда рабочих из отсталых стран, где еще сохранялись остатки крепостничества и феодализма. Из этих стран уезжали наиболее способные рабочие, однако в развитых капиталистических странах их использовали на простой, малооплачи- ваемой работе, в сельском хозяйстве, в трудоемких ручных производст- 10 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 24, с. 89. 247
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта вах. В. И. Ленин, говоря об этих процессах, писал: «Россия все более отстает, отдавая загранице часть лучших своих рабочих; Америка все быстрее идет вперед, беря со всего мира наиболее энергичное, способное к труду рабочее население» п. Таким образом, железные дороги и водный транспорт обеспечивали возросшие в период империализма экономические связи между отдельны- ми странами. 5. УСПЕХИ В МОСТОСТРОЕНИИ Бурное развитие железнодорожного строительства, охватившего мно- гие страны, оказало огромное влияние на мостостроение. Сооружение мостов стало важнейшей технической проблемой, в известной степени определявшей прогресс железнодорожного строительства и эффективность железнодорожного транспорта. Особенно большие трудности приходилось преодолевать мостострои- телям при перекрытии широких водных артерий. Среди крупных мостов необходимо назвать мост, которым была перекрыта река Рейн в районе Кельна, протяженностью 650 м. Через Дунай у Будапешта был построен мост длиной 970 м, на Волге под Сызранью — 1050 м и на Миссисипи в Сап Луисе 1070 м. Увеличение пролетности проезжего строения вызвало необходимость снижения его погонного веса (т/м) и повышения сопротивляемости вет- ровым нагрузкам. Кроме того, увеличение за это время веса паровозов с 37 до 60 т и более и скорости движения поставило перед мостостроителя- ми еще и проблему усиления проезжего строения [37, с. 82, 85; 38, с. 252]. Наконец, участившиеся катастрофы на мостах вызвали необходимость разработки научно обоснованных методов расчета, начавших вытеснять господствовавшие до того грубо эмпирические приемы. Особенно сенса- ционными были крушения мостов: в 1876 г. у города Аштабьюла через реку того же названия (США), в 1879 г. на реке Тэй у города Данди (Анг- лия) и в 1891 г. через реку Бирс около деревни Менхенштейн (Швейцария) [39, с. 7-20, 24-311. Причины разрушения мостов были различные. Нередко они были связаны с желанием проектировщиков и строителей сэкономить побольше материалов и денежных средств. Так, при сооружении Тэйского моста строители, стремясь сэкономить на опорах, которых этот мост при длине 3622,5 м насчитывал 83, нарушили проектные данные и увеличили длину ферм с 60 до 74,7 м. В результате того что в конструкцию ферм не были внесены необходимые изменения, мост па реке Тэй рухнул [39, с. 173]. Инженеры стремились увеличить пролети ость мостов. Обычно приме- няемая до того деревянная балочная ферма Тауна, которая в средней части пролета была значительно слабее, чем у точек опоры, оказалась непригодной при пролетах более 45 м, даже выполненных из металла. Большей устойчивостью обладала система Гау. Ее использование дало возможность построить через реку Лек у Квилентбурга (Голландия) мост пролетом 154 м. Этот мост положил начало строительству подобных 11 Ленин В. И. Там же, с. 91. 248
Глава VIH. Техническое перевооружение транспорта Мост в Голландии (вторая половина XIX в.) конструкций, ставших известными во всех странах под названием гол- ландской системы [37, с. 204]. Осуществленные строителями усовершенствования конструкции ре- шетки не могли преодолеть основного недостатка балочного решения — ограниченность сопротивления поперечному изгибу. Построенный в в 1912 г. через реку Рейн у города Рурорта мост пролетом в 186 м ока- зался пределом [37, с. 2101. Дальнейшее развитие мостостроения стало возможным лишь па осно- ве разработки принципиально новых конструкций: распорной арочной, висячей и консольной. Железо позволило конструкторам отойти от традиционной формы арки в виде дуги окружности, подсказанной практикой строительства камен- ных мостов, и применять самые разнообразные очертания. Инженер Г. Эйфель, сыгравший большую роль в развитии металлического мосто- строения, в поисках формы, наиболее соответствующей требованиям ста- тики сооружений, на основе многочисленных исследований пришел к выводу, что наиболее рациональным профилем является параболический, и смело применил их в своих мостах в Рио-Кри и Дуро, а также в виадуке Гараби пролетом в 165 м, построенном в 1884 г. [37, с. 210—211]. Замена в 70-х годах XIX в. господствовавшего в арочном мостострое- нии чугуна сварочным железом позволила достигнуть пролетов 160 м, а с переходом на литое железо эта величина возросла до 205 м. Это было реализовано в 1898 г. при строительстве моста через Ниагару. В стремле- 249
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта нии преодолеть зависимость арочных конструкций от прочных скалистых опор на берегах в арках применили затяжку. С ее помощью в 1915 г. пролет моста через Ист-Ривер у города Хэлл Кэйт достиг 390 м [37, с. 212]. Однако решетчатая арка не устранила принципиального недостатка всех стержневых конструкций — гибкости их элементов, испытывающих продольное сжатие. А между тем катастрофа балочного Аштабьюльского моста обнаружила роковую роль недостаточной устойчивости на продоль- ный изгиб сжатых раскосов и всего верхнего пояса. Это побудило инже- неров обратиться к висячим решениям, в которых основные несущие эле- менты (цепи, ванты, тросы) работали в наибольшем соответствии со специфическим свойством железа, — лучше всего работать на чистое растя- жение. После крушения в 1854 и в 1864 гг. висячих мостов через Ниагару в инженерной среде началась дискуссия — можно ли эту систему приме- нять в железнодорожном транспорте, где ее зыбкость явно не соответствует динамическому характеру больших нагрузок [40, с. 234—235]. И только исследования немецкого ученого К. Кульмана показали, что правильно подобранная ферма жесткости может открыть висячим мостам безопасный путь в железнодорожное строительство. Он подсчитал, что ферма должна иметь такое же поперечное сечеиие, какое потребовала бы конструкция обычного стержневого балочного моста, но для пролета вдвое меньшей величины. Из действовавших мостов этого типа заслуживает внимания построен- ный в 1854 г. инженером Реблиигом 200-метровый мост через Ниагару, в котором первоначальные деревянные двухъярусные фермы жесткости были заменены в 1877 г. железными. Но при перестройке в 1897 г. сочли целесообразным выполнить его в арочной системе [41, с. 141 —142]. Переход от клепаных вантов к плетенным из проволоки кабелям позволил тому же Реблингу в 1869 г. при сооружении Бруклинского моста (Нью-Йорк) увеличить его пролет до 486,5 м. Однако неуверенность и самого инженера и муниципалитета в прочности этого сооружения по- будили ограничить транспортную нагрузку. Большие пролетные возможности открывала консольная конструкция. Лежащая в ее основе идея увеличить пролет балки с опорой не на вер- тикальный устой, а на укрепленную на этом устое консоль ведет свою исто- рию от плотников первобытного общества. В металлическом мостостроении ее использовал в 60-х годах XIX в. немецкий инженер Гербер [37, с. 212]. По этой системе англичане Беккер и Фаулер в 1883—1890 гг. построили мост через Фортский пролив. Опубликованная тогда же в журнале «Ин- женеринг» антропоморфная его схема дает ясное представление о механиз- ме этого сооружения [38, с. 127—128]. Уложив 107-метровые балки на пару консолей выносом в 207 м каждая, они смогли получить пролет в 521 м. Его удалось превзойти только строителям такого же моста в Кве- беке (Канада, 1916 г.) с выносом консолей 181 м и балкой 187 м [39, с. 47, 59]. Беккер и Фаулер воспользовались трубчатыми стержнями, но только не четырехгранного, как Стефенсон, а круглого сечения. Это были трубы диаметром 3,7 м, склепанные из толстых листов стали. Из них соорудили гигантские пилоны с симметрично приклепанными к ним огромными кон- солями [41, с. 124, 125; 42, с. 21, 22]. 250
Фортский мост (Шотландия, 80-е годы, XIX в.)
Глава V111. Техническое перевооружение транспорта Шедевр предыдущего периода — мост Роберта Стефенсона «Британия», представлявший собой сплошную металлическую трубу прямоугольного сечения, обладал огромным удельным весом 12,5 т/м и предъявлял боль- шие требования к опорам, испытывавшим нагрузку 81 т/м2. Это заставило впоследствии строителей заменить сплошную стенку решеткой, которая уменьшила оба весовых показателя почти вдвое. Основоположником но- вой системы стал английский инженер Бартон, который воспроизвел в ме- талле, как уже отмечалось выше, многорешетчатую ферму Тауна при строительстве моста через реку Бойя около Дродхеда. Его мост положил начало победному шествию сквозной балочной конструкции [37, с. 202 — 203]. Стремление снизить вес мостов привлекло внимание инженеров к не- разрезной, т. е. многоопорной, балке, к балочной ферме, которая давала экономию материала по сравнению с разрезной (двухопорной) балкой до 12%. Замечательным сооружением этой системы был уже упомянутый стефенсоновский мост «Британия», содержавший три промежуточные опоры. Рост пролетности, даже сквозных стержневых мостов, обладавших меньшей парусностью, чем сплошные трубчатые, обострил необходимость учитывать ветровые нагрузки. До 70-х годов XIX в. считали, что для про- летов менее 60 м эти нагрузки не опасны и поэтому учитывать их необяза- тельно. Катастрофа Тэйского моста показала роковую ошибочность не- дооценки этого [39, с. 7—20]. Хотя 35-метровые судоходные пролеты и были рассчитаны на ветровую нагрузку, но давление было принято всего лишь 47 ьТ/м2. Между тем в день крушения при скорости ветра 144 км/ч его давление достигло 188 кГ/м2. И оно обрушилось па огромную поверх- ность опор (73 м2), ферм (320 м2) и поезда (110 м2). Тэйская катастрофа побудила вводить в конструкцию ферм поперечные скрепления, оказы- вающие сопротивление горизонтальным усилиям и предохраняющие сжа- тие пояса от бокового выгиба. После длительного периода эмпирических исканий, начавшихся под впечатлением этого события, немецкий теоре- тик Мюллер-Бреслау разработал приемы их точного расчета [40, с. 372]. С утяжелением подвижного состава и повышением скорости транспор- та возникла проблема упрочнения конструкции. Было обращено внимание на механические качества материалов, подбор конструктивных элементов и композиций в соответствии с предполагаемыми нагрузками, повышение надежности монтажных соединений и предварительные испытания соору- жений. Значение всего этого наглядно иллюстрируется результатами техни- ческих экспертиз крушения Менхенштейнского моста [39, с. 28—30]. Одной из причин катастрофы было то, что вместо металла с прочностью 3200 кГ/см2 и пределом упругости 1500 кГ/см2, требовавшегося по расче- там, применяли материал соответственно с показателями 2600 кГ/см2 и 1000 кГ/см2. Кроме того, надежность заклепочных соединений подсчи- тали брутто, т. е. без вычета ослабляющих конструкцию отверстий под заклепки. Сечение средних сжатых раскосов, составленных из двух распо- ложенных крестообразно уголков, и их эксцентрическое, а не центровое при- соединение к поясам, игнорирование знакопеременности нагрузки (череду- ющиеся напряжения на растяжение и на сжатие) и слабое сопротивление тонких сжатых стержней продольному изгибу привели к тому, что запас 252
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта прочности снизился до 75% от требуемой в те времена нормы. Наконец, испытание было проведено не до введения моста в эксплуатацию, а уже через несколько месяцев после этого. Более того, его осуществляли не статической нагрузкой 6 паровозами, а однократным пропуском поезда по расписанию на обычной эксплуатационной скорости. Динамический характер нагрузки железнодорожных мостов обнару' жил непригодность болтового соединения деталей, которое из-за быстроты своего выполнения получило в первое время преобладание над заклепоч- ным соединением. Мостовые катастрофы 70-х годов XIX в. происходили под влиянием динамических (удары) нагрузок подвижного состава на не- сущие элементы мостов. Это заставило вернуться к предпочтенному Стефенсоном заклепочному шву, несмотря на то что он был и более тру- доемким и более медленным. Однако исследования нашего соотечествен- ника Д. И. Журавского показали пути усовершенствования, которые сде- лали заклепочный шов господствующим в мостостроении вплоть до при- менения в этой области несколько позже метода сварки [40, с. 174]. , Быстрое развитие милитаризма, начавшееся с франко-прусской войны 1870—1871 гг. и достигшее своего апогея к первой империалистической войне, поставило перед железнодорожными мостостроителями новую за- дачу—разработку сборно-разборных конструкций военного назначения. Наиболее совершенными оказались решения строителя знаменитой па- рижской башни, инженера Г. Эйфеля, который использовал ферму с тре- угольной решеткой. Однако наш отечественный инженер Е. О. Патон разработал более легкую, более дешевую и быстрее выполнимую двух- решетчатую конструкцию. По сравнению с фермой Эйфеля она давала эко- номию на количество основных компонентов в 2,3 раза, на мелких соеди- нительных частях в 7,2 раза, на болтах 25%. Вес ее пролетного строения составлял 52% от веса конструкции, предложенной Эйфелем [23, с. 70]. На развитие инженерной науки оказали большое влияние мостовые катастрофы. Так, швейцарское правительство после разрушения Мен- хенштейнского моста привлекло к исследованию причин этой катастрофы таких выдающихся специалистов по строительной механике, как ученые Риттер, Тетмайер и Энгессер. Построенный немецким инженером Ленце почти одновременно со сте- фенсоиовской «Британией» трубчатый мост через Вислу в Диршау имел уже не сплошную, а стержневую конструкцию [41, с. 117—118]. Его сооруже- ние привлекло внимание инженеров к методу расчета продольной устойчивости длинных гибких элементов малого сечения. Опытные исследо- вания англичанином Ходкинсоном этой деформации обнаружили, что фор- мула продольного изгиба, разработанная еще в 1757 г. Эйлером, действи- тельна только для стержней большой длины, а при малых длинах дает неточные результаты [40, с. 46, 252—253]. Анализ катастрофы Менхен- штейнского моста показал, что действительное напряжение составило всего 78% найденного расчетом по этой формуле. Английский ученый Макуорн Ранкин в 1899 г. проанализировал формулу Эйлера и предло- жил свою редакцию. «Вышедшие некоторое время тому назад из употреб- ления,— писал он про формулы, предложенные Тредгольдом и Ходкин- соном,— ныне пересмотрены М. Льюисом Гордоном, который путем сопоставления их с результатами испытаний Ходкинсона нашел значения входящих в них постоянных» [40, с. 253]. Швейцарский ученый Л. Тет- 253
Глава VIII. Техническов перевооружение транспорта майер, продолжая эти исследования, установил в 1901 г., что формулой Эйлера можно пользоваться только в тех случаях, когда гибкость, т. е. отношение свободной длины стержня к радиусу инерции его сечения превышает 110. Для более же коротких образцов предложил другую формулу, которая впоследствии нашла широкое применение [40, с. 253]. Большой вклад в обоснование причин продольного изгиба сделал в 1892 г. наш отечественный инженер Ф. С. Ясинский. Исследуя про- исшедшие тогда крушения открытых мостов, т. е. мостов, не имевших верхних горизонтальных связей, он заинтересовался влиянием растяну- тых раскосов на сжатие в многорешетчатых мостах, имевших две системы раскосов, одна из которых работала на сжатие, а другая на растяжение. Результаты своих исследований он опубликовал в 1893 г. в труде «Опыт развития теории продольного изгиба» [40, с. 353]. Ф. С. Ясинский соста- вил таблицы, которые использовались до 1939 г., когда академик А. Н. Дин- ник предложил новые. По выявлению причин менхенштейнской катастрофы был приглашен в качестве эксперта А. Риттер, работавший в то время над упрощением предложенного его соотечественником И. В. Шведлером способа анализа ферм, получившего название метода сечений [40, с. 230, 231, 364]. Этот способ состоял в вычислении изгибающего момента и перерезывающей силы в трех взаимно пересекающихся стержнях (двух поясов и раскоса). Он давал возможность установить границы того участка фермы, где тре- буются два раскоса, если эти раскосы могут работать лишь на одно рас- тяжение или на одно сжатие. Риттер нашел, что для вычисления усилий в стержнях, перерезываемых этим воображаемым сечением, достаточно составить и решить уравнения моментов только двух стержней и трех пересекаемых. При этом оказывается достаточным решать каждый раз лишь одно уравнение с одним неизвестным. Немецкий ученый Ф. Энгессер, работая над границами применения формулы Эйлера, пришел к выводу, что можно расширить эти границы, если заменить в ней постоянный модуль упругости переменной величиной, которую он назвал касательным модулем упругости. Эта величина, в свою очередь, выражала отношение напряжения материала к относительной его деформации, т. е. изменению длины стержня по сравнению с его пер- воначальными размерами [40, с. 351, 352, 356—359]. Касательный модуль дал Энгессеру возможность вычислять критические напряжения для стерж- ней из материалов, «не подчиняющихся» закону Гука, а также из строи- тельной стали при напряжениях выше предела упругости. В связи с этим предложением у Энгессера возникла дискуссия с Ясинским, который утверждал, что сжимающие напряжения на выпуклой стороне стержня при его выпучивании уменьшаются и что испытания, проведенные Баушингером, доказывают необходимость пользоваться в этой области поперечного се- чения постоянным модулем упругости, а вовсе не касательным модулем [43, с. 214]. Этот спор закончился тем, что Энгессер признал правоту Ясинского, переработал свою теорию и ввел для двух областей попереч- ного сечения два различных модуля. Исследуя влияние поперечной силы на величину критической нагрузки в стойках, он нашел, что эта величина для сплошных и сквозных решений различна. В сплошных ее влияние мало и им можно пренебречь, а в сквозных оно может оказаться значительным. Энгессер вывел формулы для определения того отношения, при котором 254
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта в каждом данном случае следует уменьшать значения эйлеровой крити- ческой нагрузки для того, чтобы учесть гибкость элементов решетки. В истории железнодорожного мостостроения этого периода особенно поучительно двукратное обрушение квебекского консольного моста через реку Св. Лаврентия. Обе эти катастрофы произошли во время монтажа сооружения: первая в 1907 г., а вторая в 1916 г. в момент укладки соединительной балки среднего пролета [39, с. 47—52, 59—61]. Основной причиной первой катастрофы были ошибки, допущенные при проектировании. Проектировщики, рассчитав вес консолей и подвес- ного пролета на 16% меньше действительного, не проверили свое допуще- ние. При этом конструктивные коэффициенты для определения собствен- ного веса, соответствующие проектному пролету 488 м, оставили без из- менения, несмотря на увеличение при перепроектировке этой величины до 549 м. Кроме того, тогда еще не знали способа расчета решетки состав- ного элемента, и поэтому решетка нижнего пояса оказалась неспособной соединить четыре мощных ребра в одно жесткое целое. Таким образом, неправильный расчет сжатых частей и неумение рассчитать решетку со- ставных стержней, работающих на продольный изгиб, привели к тому, что реальное напряжение оказалось на 11% выше расчетного. Причиной второй катастрофы было разрушение одного из балансиров, поднимавших подвесную ферму, вызванное тем, что производители работ небрежно установили этот механизм на конце консоли и он под нагрузкой 2600 Т (вес половины фермы) соскользнул со своей опоры. В России развитие железнодорожного мостостроения началось в 70-х годах, когда Н. А. Белелюбский стал проектировать мосты для Никола- евской железной дороги [37, с. 206, 207]. Взяв за образцы голландские решения, он ввел в них крупные усовершенствования. Замена в первой панели нисходящего раскоса, ослабляющего опорный узел, восходящим раскосом, укрепила околоопорную часть фермы. Созданные им мосты на этой дороге, а также через Оку (около Алексина), Волгу (у Сызрани), через Белую (Уфа), и, наконец, на Сибирской железной дороге, поло- жили основание русской школе мостостроения. Другим замечательным отечественным мостостроителем этой эпохи был Л. Д. Проскуряков, соорудивший мост через Нарву, Западный Буг, Волхов, Оку, Амур, Енисей и Зею. Он впервые у нас в стране применил мостовые фермы с криволинейным верхним поясом и упрощенной шпрен- гельной решеткой. Всемирную известность получил построенный им в 1896 г. Енисейский мост. Проскурякову принадлежит заслуга исполь- зования в России мостов арочной конструкции с затяжкой. Такие мосты успешно применяли на железных дорогах Германии. Шедевром Проску- рякова является сооруженный им в 1904 г. мост окружной железной Дороги через Москву-реку [37, с. 209—211]. Первый консольный мост был построен у нас в 1896 г. через Днестр около с. Рыбницы Богуславским. Наибольший пролет имел Кичкасский мост через Днепр, сооруженный в 1906 г. инженером Лата. Невыполнен- ный проект грандиозного моста через Волгу около Саратова был разра- ботан Г. П. Передерием [37, с. 214]. Висячих железнодорожных мостов у нас в стране не строили. Возмож- но, это было вызвано катастрофами, которые происходили в Европе и в Америке в 50-х годах XIX в. Но под гужевой транспорт у нас успешно 255
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта в течение всего этого периода эксплуатировали мосты в Киеве через Днепр и у города Острова через реку Великую с пролетами в свету 134 и 93 м [39, с. 76-78]. Наглядное представление о развитии нашего отечественного желез- нодорожного мостостроения дает составленная в 1908 г. Е. О. Патоном сводка о числе мостов с пролетом более 90 м [44, 45, с^ 351—353]: Год Год Год Год 1871 • . 1 1892 . . 1 1899 . . 2 1905 . . 3 1880 - . . 1 1893 . . 1 1901 . . .5 1906 . . 5 1883 • . 3 1896 . . 1 ; 1902 . . . 2 . 1907 . . 4 . 1885 . . 1 1897 . . 11 1903 . . . . 1 1908 . . 5 1888 .' . . 2 1898 . . 1 1904 . . . 6 6. СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ Развитие железнодорожного, водного и городского (особенно рельсо- вого) транспорта вызвало во многих странах мира необходимость строи- тельства специальных подземных сооружений — тоннелей. Все тоннели, созданные в рассматриваемый период, по назначению можно подразделить на три основные группы: 1) железнодорожные, 2) судоходные, 3) городских железных дорог (метрополитенов). В последней трети XIX в. огромный размах получило строительство железнодорожных тоннелей. В сооружении железнодорожных тоннелей остро нуждались промышленно развитые европейские страны — Италия, Франция, Швейцария и некоторые другие, расположенные в районе наи- более высокой в Европе альпийской горной системы. Сообщение между этими странами издавна осуществлялось с помощью Гужевого транспорта по сложным, длинным и весьма опасным шоссей- ным дорогам. Такие дороги прокладывали по трассам, огибающим горную цепь кругом, или по ущельям и перевалам, куда медленно, с трудом подни- мались лошади. Высота отдельных перевалов, связывающих, например, Италию с Францией, достигает более 2,5 км. Использование таких дорог для железнодорожного транспорта оказа- лось невозможным. Длинные и тяжелые поезда не могли брать крутых подъемов, передвигаться с резкими поворотами, доступными конному обозу. В условиях все расширяющихся международных связей и торговли традиционная система гужевого транспорта уже не удовлетворяла требо- вания капиталистического общества. Строительство железнодорожных тоннелей стало насущной необходимостью. Первый небольшой железнодорожный тоннель протяженностью 1,19 км был проложен в Англии еще в 1826—1830 гг. на линии Ливер- пуль — Манчестер. Франция и Италия первые начали прокладывать крупнейшие тоннели, которые должны были связать эти две страны. Необходимость постройки такого тоннеля через Альпы отмечал еще в 1832 г. ученый И. Мэдайль. Однако в то время его проект был воспринят скептически. В 1845 г. итальянское правительство сочло необходимым приступить 256
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта к строительству тоннеля у перевала Мон-Сени в Альпах и поручило изве- стному бельгийскому инженеру Мозу и геологу Зизмонди составить проект. В 1857 г. на основе этого проекта под руководством итальянского ин- женера Г. Соммелье приступили к строительству Мон-Сенийского тон- неля длиной 12 849 м. Его начали прокладывать с двух противоположных сторон: от итальянской деревни Бардонэкки и от французской деревни Модан. Первые четыре года работы вели вручную и в сутки удавалось про- ходить в среднем 0,63 м тоннеля. С 1861 г. работы пошли быстрее благо- даря использованию в строительстве бурильных пневматических машин ударного действия системы Соммелье [24, с. 516]. С их помощью бурили шпуры, в которые закладывали пороховые заряды. Буровзрывные работы значительно ускорили строительство. Тоннель сооружали в сложных гео- логических условиях. Строителям приходилось преодолевать твердые породы, нередко чередующиеся с рыхлыми и сыпучими образованиями, вести борьбу с водными потоками. По мере удлинения тоннеля сокращал- ся приток свежего воздуха, затруднялось дыхание, что грозило приоста- новкой работ. Выход был найден благодаря установке с обоих концов тоннеля мощнейших по тому времени всасывающих аппаратов, которые приводились в действие энергией горных рек. 21 декабря 1870 г. французские и итальянские рабочие соединили участки своих тоннелей. Тоннель был проложен с высокой точностью. Оба его участка почти полностью совпали. Погрешность в отклонении их осей длиной почти 13 км не превышала 2 см, что свидетельствует о высоком уровне геодезических работ, а следовательно, о крупном достижении строи- тельной науки и техники. 17 сентября 1871 г. двухпутный Мон-Сенийский тоннель, строившийся почти 15 лет, был открыт для движения поездов между Парижем и Тури- ном. Кроме Италии и Франции, в сооружении тоннеля принимала участие и Швейцария [46, с. 23—29; 47, с. НО]. Успешное завершение строительства Мон-Сенийского тоннеля поло- жило начало сооружению других крупных альпийских тоннелей. В 1872 г. началось строительство Сен-Готардского тоннеля длиной 14 984 м в Лепонтпнских Альпах в Швейцарии. Тоннель начинался у итальянской деревни Айроло. Сооружение тоннеля было поручено инже- неру Фавру, который обязался построить его в течение 8 лет. Однако в процессе строительства возник ряд непредвиденных технических трудно- стей. В результате инженер Фавр потерпел большой убыток, потерял свое состояние и умер, не окончив работ. Строительство тоннеля, продолжав- шееся в общей сложности 9,5 лет, было закончено без него с опозданием на 1,5 года. С каждого конца тоннеля работали одновременно не менее 400 рабочих. Для транспортировки горной породы, доставки инструмента, обделочного камня и других материалов использовали пневматические локомотивы. Сжатый воздух к локомотивам и бурильным машинам подавался в тоннель мощными насосами, для привода которых использовали энергию местных рек. Отработанный в пневматических локомотивах и бурильных машинах сжатый воздух поступал в тоннель, пополняя таким образом дефицит кис- лорода. На строительстве были впервые применены также гидравлические бурильные машины вращательного действия немецкого инженера А. Бранд- та, работающие при давлении воды до 150 ат. 17 Заказ № 727 257
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта В марте 1880 г. Сен-Готардский тоннель был пробит. По случаю этого знаменательного события четырем тысячам рабочих, принимавших уча- стие в сооружении тоннеля, были вручены специальные медали. Официаль- но Сен-Готардский тоннель открыли для движения железнодорожных поездов в 1881 г. [46, с. 29—31; 48]. Опыт строительства Мон-Сенийского и Сен-Готардского тоннелей был использован при сооружении у горного перевала Симплон в Швейцарии (стык Пеннинских и Лепонтинских Альп) Симплонского тоннеля протя- женностью 19 732 м. Он должен был соединить местечко Изелле (Италия) и город Бриг (Швейцария) и таким образом установить прямое железно- дорожное сообщение между городами Миланом и Берном. Строительство Симплонского тоннеля началось в 1898 г. под руковод- ством А. Брандта. При прокладке Симплонского тоннеля инженеры поставили задачу избежать крутых уклонов подходящей к тоннелю железнодорожной ли- нии с целью увеличить составы поездов. Для этого тоннель решили стро- ить у самой подошвы горной цепи Монте-Леоне. Отметим, что все преды- дущие тоннели через Альпы начинались на сравнительно большой высоте (не менее 1100 м над уровнем моря), в связи с чем подходившие к ним же- лезнодорожные составы вынуждены были подниматься на большую высо- ту, преодолевая при этом крутые уклоны. В отличие от Мон-Сенийского и Сен-Готардского тоннелей, авторы проекта нашли более выгодным строить не один двухпутный тоннель, а два однопутных, шириной 5 м и высотой 5,5 мкаждый, проложенных па- раллельно на расстоянии 17 м один от другого. Вначале построили целиком один тоннель. Второй намечалось за- вершить позже, когда возрастет движение поездов. Поэтому во втором тоннеле пробили лишь узкую галерею, используя ее для строительства первого тоннеля. Галерея через определенные промежутки имела ходы сообщения с первым тоннелем. По ней подвозили инструменты, динамит И строительные материалы. Она служила также для вентиляции и отвода Грунтовой воды. По первому тоннелю вывозили горную породу [46, с. 35]. Быстрая прокладка тоннеля в значительной мере обеспечивалась хорошо организованной работой железнодорожного транспорта. Для откатки горной породы и доставки к месту работ строительных материа- лов использовали до 30 пар грузовых поездов в день. Поезда обслужи- вались обыкновенными танк-паровозами и пневматическими локомоби- лями 149, с. 6, 7]. Условия работы при строительстве Симплонского тоннеля были крайне сложными и тяжелыми. Приходилось бороться с грунтовыми водами, недостатком воздуха. Внутри тоннеля местами температура воздуха до- ходила до 56—57° С. Только благодаря введению мощной системы венти- ляции и водяного охлаждения удалось завершить сооружение тоннеля. За 6,5 года, в течение которых строился тоннель, произошло 8470 несчаст- ных случаев, из них 44 со смертельным исходом [49, с. 11, 12]. 2 апреля 1905 г. Симплонский тоннель был открыт и через него в этот день прошли два первых поезда: один от Брига, другой от Изелле. Первая мировая война задержала работы по завершению строительства второго тоннеля, движение поездов по которому началось в декабре 1921 г. [46, с. 35]. 258
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Вид северного входа в Симплонский^ргоннель Вслед за Симплонским тоннелем в 1906 г. в Швейцарии приступили к строительству Лечбергского тоннеля длиной 14 605 м, законченного в 1911 г. Тоннель был проложен под Бернскими Альпами на высоте 1244м между местечками Копенштейн и Кандерштег. Через тоннель прошла Двухпутная электрическая железная дорога Берн—Шпицберг [46, с. 37]. 259 17*
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Строительство описанных выше альпийских горных тоннелей, пора- жающих своей протяженностью и грандиозным объемом вынутого скаль- ного грунта, стало возможным благодаря широкому использованию дости- жений горной и строительной науки, замечательным инженерным решени- ям и мужеству рабочих-строителей. Именно этим можно объяснить сокра- щение сроков сооружения и стоимости по мере введения в строй новых тоннелей. За 40 лет со времени постройки в 1871 г. первого Мон-Сенийско- го тоннеля и завершения в 1911 г. четвертого Лечбергского тоннеля сред- няя стоимость проходки одного погонного метра тоннеля снизилась с 1870 до 1000 золотых рублей. Эти и другие сравнительные данные, харак- теризующие прогресс в области тоннелестроения, приведены в таблице [46, 47]. Тоннель Длина, м Продолжи- тельность строитель- ства, годы Среднее вре- мя проходки, 1 пог. м в день Стоимость пост- ройки всего тон- неля, млн. рус- ских золотых рублей Средняя стои- мость 1 пог. м тоннеля, рус- ские золотые рубли Мон-Сенийский 12 849 15 2,3 24 1870 Сен-Готардский 14 984 9,5 4,3 19 1270 Симплонский 19 732 6,5 8,3 22 1120 Лечбергский 14 605 5 7,9 15 1000 До первой мировой войны 1914—1918 гг. было построено 26 тоннелей длиной более 5 км каждый. В России строительство первых железнодорожных тоннелей относится к концу 50-х — началу 60-х годов XIX в. В 1862 г. был построен Ковен- ский двухпутный железнодорожный тоннель длиной 1280 м, прокладка которого началась в 1859 г. Работами руководил выпускник Петербург- ского института инженеров путей сообщения инженер Перрот. В рассматриваемый период в России было сооружено много тоннелей различной протяженности на железных дорогах Крыма, Кавказа, Сибири и Урала. Самый длинный из них — Сурамский тоннель на Кавказе длиной 3992 м, проходящий через Сурамский горный кряж, возвышающийся на 900—1000 м над уровнем моря. Идея создания этого тоннеля возникла в 70-х годах XIX в. при строительстве Закавказской железной дороги. В 1874 г. инженер Мышенков приступил к подробной съемке района со- оружения будущего тоннеля. Прокладка тоннеля началась в 1886 г. с западной и восточной сторон одновременно. Первые месяцы работы вели вручную, а с июня 1887 г. стали применять бурильные машины системы Брандта. Машины передви- гали в галерее по рельсам. С их помощью высверливали от 5 до 11 шпуров глубиной до 2,0—2,5 м, закладывали в них патроны динамита и затем взрывали. Для транспортировки разрушенной горной породы использо- вали вагонетки, запряженные лошадьми. В образовавшуюся в результате взрыва полость галереи затем подводили новый отрезок рельсового пути, по которому бурильную машину подкатывали к участку работ. В зависи- мости от характера горных пород в сутки удавалось пройти в среднем 3,5—4, иногда 5—6 м, и в лучшем случае до 10—11 м. Последние цифры 260
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта можно считать для того времени рекордными. Трасса тоннеля была слож- ной. Много хлопот строителям причиняли грунтовые воды, иногда обру- шивавшиеся из водоносных пластов мощными потоками. Так, 5 сентября 1888 г. по этой причине были прекращены работы на восточной стороне тоннеля, после чего пробивку продолжали лишь с западной стороны. Работы вели круглые сутки в две смены при двенадцатичасовом рабочем дне. Сурамский тоннель проходит через слабые грунты. В процессе работы в уязвимых местах устанавливали деревянные крепи, состоящие из боко- вых стоек и потолочных балок, на которые укладывали доски по всей ши- рине потолка. Учитывая ненадежность грунта, тоннель на всем протяже- нии выложили камнем. Расчет на прочность и устойчивость каменного свода тоннеля как упругой арки впервые в нашей стране сделал извест- ный русский ученый Л. Ф. Николаи [50, с. 16]. 12 октября 1888 г. обе части тоннеля были соединены с весьма большой точностью: осн направляющих штолен разошлись в горизонтальной плос- кости всего лишь на 12,8 см, а в вертикальной — на 4,3 см. При сооружении тоннеля было вынуто 335 тыс. м3 грунта, что объяс- няется значительной шириной тоннеля, рассчитанного на двухпутное же- лезнодорожное сообщение [50, с. 16, 17]. Сурамский тоннель был наиболее длинным из всех тоннелей, сущест- вовавших в дореволюционной России. Его постройка служила образцом для отечественного тоннелестроения. Методы работ и конструкции, при- нятые при его сооружении, широко использовали при строительстве мно- гих других тоннелей на Кавказе, в Центральной России, на Кругобай- кальской, Китайско-Восточной, дальневосточных и ряде других железных дорог. Крупнейшим по протяженности в центральной части России был Се- веро-Донецкий тоннель длиной 2058 м. Он строился в течение 1913— 1915 гг. для однопутной железнодорожной линии на Северо-Донецкой железной дороге и был открыт в 1916 г. [46, с. 22; 50, с. 19]. Ранее, в 1897—1904 гг. на бывшей Китайско-Восточной железной дороге (Китайская Чанчуньская) было сооружено девять двухпутных тоннелей, общая протяженность которых составила 4310 м, и среди них Хинганский тоннель длиной 3078 м. При строительстве (1902—1904 гг.) Кругобайкальской железной дороги на сравнительно небольшом ее участ- ке было проложено несколько десятков двухпутных тоннелей общим про- тяжением 7296 м. Из них самый длинный имел длину 778 м, а наиболее короткий 25 м. Сооружение тоннелей на Кругобайкальской железной дороге и на некоторых других участках Великой Сибирской магистрали велось под руководством профессора А. В. Ливеровского [50, с. 18, 19]. Особое место занимают судоходные тоннели, которые сооружают в комплексе с судоходными каналами, пересекающими горные хребты и воз- вышенности. Первый судоходный тоннель длиной около 160 м был построен еще в 1681 г. во Франции. Наиболее крупный судоходный тоннель Ронский (Ровский) во Фран- ции на канале Марсель—Арль длиной 7118 м, шириной 22 м и высотой 14,4 м обеспечил судоходное сообщение Марсельского порта с рекой Ро- ной и дал возможность пропускать суда водоизмещением до 1000 т. При сооружении тоннеля строители выполнили огромный объем земляных ра- 261
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта бот. Было вынуто 2,3 млн. куб. м грунта, что в 1,5 раза превышает объем земляных работ при сооружении наиболее крупного Симплонского тон- неля. Тоннель выложен каменной кладкой со сводом овальной формы. Сооружение Ронского тоннеля началось в 1911 г. и продолжалось 10 лет (46, с. 47-49]. Строительство тоннелей для городского рельсового транспорта в рас- сматриваемый период неразрывно связано с быстрым ростом городов, ко- торые по мере развития капитализма, централизации и концентрации производства, образования монополий и промышленных комплексов стали превращаться в крупные индустриальные центры. Стремительный рост городского населения происходил во всех промышленно развитых капиталистических государствах. Так, в Англии доля городского населе- ния возросла за период с 50-х годов XIX в. до начала XX в. с 50 до 78%. В Германии в 80-х годах XIX в. на города приходился 41 % населения, а в начале XX в. уже 54,3%. В США городское население возросло за это время с 28,6 до 40%. Крупнейшими промышленными центрами с быстро растущим населе- нием становятся Лондон, Париж, Берлин, Нью-Йорк и ряд других го- родов. С 1850 по 1900 г. население возросло в Лондоне с 2 млн. 363 тыс. до 4 млн. 536 тыс., Париже — с 1 млн. 53 тыс. до 2 млн. 714 тыс., Берли- не — с 419 тыс. до 1 млн. 890 тыс., Нью-Йорке — с 696 тыс. до 3 млн. 437 тыс. человек. Возникновение крупных городов поставило задачу создания новых ви- дов городского транспорта, способного быстро и надежно обеспечивать массовые перевозки пассажиров. Таким видом транспорта стали метропо- литены 12. Подземная железная дорога, представляющая тоннель с комп- лексом необходимых технических сооружений и устройств, не загромож- дая уличной дорожной сети и не имея пересечений на одном уровне, обеспечивает большую пропускную способность, регулярность и высокую эксплуатационную скорость движения поездов. Поэтому не случайно, что именно в Лондоне — городе с самым боль- шим во второй половине XIX в. населением — появилась первая подзем- ная дорога. Ее построила в 1860 —1863 гг. фирма «Metropolitan Railway», проложив тоннель мелкого заложения. Дорога имела длину 3,6 км и об- служивалась паровозами. К 1882 г. в Лондоне были созданы еще четыре участка подземной дороги, после чего сеть метрополитена стала быстро расти. С 1890 г. здесь началось строительство тоннелей глубокого заложе- ния. Вслед за Лондоном в 1897 г. метрополитен строится в Глазго. Ог- ромное значение для развития метрополитена имел переход в 90-х годах с паровой тяги на электрическую, прекратившую загрязнение тоннелей дымом и копотью. Электрификация коренным образом улучшила эксплуа- тацию городского подземного транспорта. В 1896 г. была построена линия метрополитена в Будапеште, ставшая первой подземной железной дорогой на Европейском континенте. К 1898 г. относится ввод в эксплуатацию метрополитена в Вене. В 1900 г. создана подземная железная дорога в Париже. Ввод в эксплуатацию первой линии 12 Линии метрополитена могут быть также наземными и надземными (на эстакадах). Надземная железная дорога городского типа была построена в 1868 г. в Нью-Йорке. Она приводилась в движение с помощью канатной передачи, которую в 1871 г. за- менили паровой, а в 1890 г.— электрической. 262
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта Тоннель Лондонского метро (1863 г.) Парижского метрополитена был приурочен к открытию Всемирной про- мышленной выставки 1900 г. Затем подземные железные дороги соору- жаются в столицах и крупных промышленных городах других европей- ских государств: Берлине (1902 г.), Гамбурге (1912 г.), Мадриде (1919 г.), Барселоне (1924 г.), Афинах (1925 г.) На Американском континенте первая подземная дорога построена в Нью-Йорке в 1868 г. Вслед за ней вступили в строй метрополитены в Чи- каго (1892 г.), Бостоне (1901 г.), Филадельфии (1907 г.), Буэнос-Айресе (1913 г.). В процессе тоннелестроения инженеры столкнулись с проблемой созда- ния подводных тоннелей. Особенно это проявилось при сооружении го- родских подземных железных дорог. Пришлось решать одну из сложных и ответственных технических задач тоннелестроения. Начало сооружению подводных тоннелей было положено инженером М. И. Брюнелем, построившим под Темзой в Лондоне тоннель для дви- жения экипажей и пешеходов (1825—1843 гг.). Тоннель длиной 360 м со- стоит из двух отдельных проездов шириной каждый по 4,2 м. Они разделе- ны между собой столбами, перекрытыми арками. Строительство этого тон- неля стало возможным благодаря разработанному М. И. Брюнелем спо- собу ведения тоннельных работ с использованием проходческого щита. Нововведение Брюнеля представляло подвижную прочную сборную 263
Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта конструкцию, обеспечивающую безопасное проведение горной выработ- ки и выполнение работ по созданию постоянной крепи (обделки) [46 с. 67, 68]. Применение проходческих щитов создало предпосылки для успешного развития подводного тоннелестроения. В 1868 г. началось сооружение нового тоннеля под Темзой длиной 411 м, предназначенного для железнодорожного движения. Работы ве- лись под руководством инженера Барлоу и были выполнены за 11 месяцев. В 1892—1897 гг. под Темзой в Лондоне был построен Блекуэльский тон- нель для экипажей и пешеходов длиной 1890 м. Часть его, расположен- ная под ложем реки, составляла 366 м. Крупнейшим сооружением стал подводный тоннель под рекой Гудзон в Нью-Йорке между Мангатаном и Джерслей-Сити длиной 1600—1700 м. Его строительство было сопряжено с большими техническими трудностя- ми и продолжалось 26 лет, с 1879 по 1905 г. [46, с. 52]. Как видим, в области тоннелестроения рассматриваемый период при- мечателен огромными техническими достижениями. Прокладка гигант- ских тоннелей стала возможной благодаря серьезным качественным сдви- гам в развитии строительной науки, успехи которой достаточно эффек- тивно использовались на практике. Сооружение тоннелей, отличающееся технологической сложностью и трудоемкостью, требовало огромных ка- питаловложений, материальных затрат, привлечения квалифицирован- ных специалистов и рабочих. Поэтому их строительство было возможным лишь при участии крупных капиталистических фирм и монополистиче- ских объединений. Грандиозность тоннелестроения побуждала нередко предпринимателей с целью сосредоточения капитала для организации эф- фективного производства работ привлекать капиталистические монопо- лии и банки нескольких стран. История строительства тоннелей является наглядной иллюстрацией к выводам, сделанным В. И. Лениным в работе «Империализм, как высшая стадия капитализма», что в условиях империализма магнаты финансово- го капитала — верхушка монополистической буржуазии, сосредоточи- вают в своих руках все рычаги господства во всех сферах экономи- ческой жизни13. •* •* Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 27, с. 358.
Глава IX ЗАРОЖДЕНИЕ И НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ 1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ НАУЧНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ПРЕДПОСЫЛОК До начала XX в. предпринимались неоднократные попытки атмосфер- ных полетов на аппаратах тяжелее воздуха. Эти попытки, более или менеег удачные, были в основном эмпирическими, так как научные знания в этой области существенно отставали от работ конструкторов летательных аппа- ратов. Сначала усилия изобретателей были направлены на создание ле- тательных аппаратов машущего полета с мускульным источником энергии.. Однако несовершенство подобных устройств убедило ученых в необходи- мости использовать механическую силу. В начале XVIII в. были предло- жены проекты механических летательных аппаратов с машущим крылом, а в середине века — с несущим винтом (геликоптерная схема) [1—4]. Впервые описание принципиальной схемы самолета появилось- на рубеже XVIII и XIX вв. в статье «О воздушном плавании» английского ученого Дж. Кейли, опубликованной в 1809 г. (датирована автором 1799—1804 гг. [5, с. 21]). Он же в 1809 г. создал и успешно испытал пол- норазмерный планер с площадью крыла около 20 м2, а также сделал по- пытку запуска планера с человеком на борту [2, с. 186]. Таким образом,, научно обоснованная конструкция безмоторного самолета (планера) воз- никла одновременно с его принципиальной схемой. Однако деятельность- Кейли в этот период была лишь отдельным эпизодом в истории авиации, не получив особого развития. Более того, почти 40 лет отделяют работы Кейли от следующих попыток конструирования самолета. В 1843 г. англичанин В. Хенсон получил патент (заявка была подана на год раньше) на первый в истории проект самолета с двигательной уста- новкой — паровым двпгателехМ [6, с. 53]. Конструкция самолета, назван- ного автором «Ариель», была проработана весьма детально и имела все основные узлы и элементы современного самолета (полный вес 1360 кг, площадь крыла 425 м2, мощность мотора 30 л. с.). «Ариель» имел, схему моноплана с одним мотором и двумя толкающими винтами в проре- зях крыла. Два винта, по мнению Хенсона, должны были обеспечить по- перечную устойчивость в полете. Для облегчения взлета «Ариеля» Хенсон предложил устроить наклонную дорожку. Прежде чем приступить к строительству своего самолета, Хенсон ре- шил испытать несколько моделей. Успеха ему достичь не удалось — мо- дели не летали, и в 1847 г. эти эксперименты были прекращены. В 1848 г. работавшую модель парового самолета создал соратник Хенсона Дж. Стрингфелло. Попытки построить самолет Хенсон так и не предпри- нял, хотя сконструировал и пытался создать специальный легкий паровой двигатель с конденсатором [6, с. 50—53]. Впервые на летательный аппа- 265
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники рат (аэростат) паровая машина была установлена только в 1852 г. А. Жи<Ь- фаром [6, с. 32—35]. В конце 40-х годов XIX в. вновь начал заниматься конструированием аппаратов тяжелее воздуха Дж. Кейли. Проанализировав возможности паровой машины, он пришел к выводу о ее неприменимости в силу высоко- го веса на единицу мощности. Другой тип двигателя Кейли найти, естест венно, не смог. Однако ему удалось построить несколько планеров и даже запустить один из них [5, с. 23]. В 50-е годы XIX в., когда развитие аэростатических аппаратов пере- живало известный кризис (из-за отсутствия средств управления их движе- нием), появилось много новых проектов самолета схемы Хенсона и других схем (например, проект парового самолета, имеющего птичьи формы француза М. Лу [2, с. 229, 230]). . ’ Наибольший интерес представляет идея французского ; инженера Ф. дю Тампля, который после экспериментирования с летающими моделя- ми в 1857 г. запатентовал проект моноплана с паровой машиной и тяну- щим винтом. Разрабатывая (совместно со своим братом) двигатель для своего самолета, дю Тампль изобрел широко распространившийся позже в технике водотрубный паровой котел. Схема самолета выглядит для того времени весьма современной, однако принятая мощность двигателя (6 л. с.) при весе самолета 1000 кг была, конечно, недостаточной [7, с. 184]. ц В 60-е годы XIX в. впервые разработан проект крупного пассажирско- го самолета с паровым двигателем на 120 человек. Автор его — извест- ный русский инженер Н. А. Телешов [9, с. 21]. К этому времени окончательно сформировалась главная проблема, ко- торая стояла на пути к строительству реального самолета,— создание лег- кой двигательной установки. Паровые машины оставались по-прежнему весьма несовершенными, электрические установки не оправдали себя даже на аэростатах, а двигателей внутреннего сгорания еще не было. В резуль- тате, как ни удивительно для нас сейчас, появились проекты реактивных самолетов. В 1867 г. Телешов переработал свой проект на другой тип двигателя — «теплородный духомет» (пульсирующий реактивный двигатель). Самолет (по-прежнему на 120 пассажиров) имел треугольное крыло тонкого профи- ля. На этот, как и на предыдущий проект Н. А. Телешов получил французский патент [10]. В том же 1867 г. в Англии получили патент на реактивный самолет с треугольным крылом (монопланной и бипланной схем) Баттлер и Эдвардс [2, с. 68]. В 1872 г. опубликовал свою схему ле- тательного аппарата с жидкостным ракетным двигателем Ф. Ариас [11]. Почти все конструкторы самолетов в XIX в. начинали свои работы с попыток запуска летающих моделей, однако до конца 60-х годов практи- чески летающих моделей создано не было. Первые ощутимые результаты были получены французом А. Пено, который с 1871 г. строил и успешно запускал небольшие, очень легкие модели самолетов с резиновыми мотор- чиками («планофоры») [5, с. 43]. При весе в несколько десятков граммов они летали десятки секунд. Затем Пено пытался перейти к строительству самолета. Он получил в 1876 г. патент на самолет-амфибию с моноплан- ным крылом, паровой машиной и двумя тянущими винтами, но к построй- ке его не приступил [5, с. 44]. 266
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники Проект самолета е паровым двигателем дю Тампля (1857 г.) Проект реактивного •самолета с треуголь- ным крылом Н. А. Те- лешова (1867 г.) С конца 60-х годов XIX в. совершались попытки строить модели боль- ших масштабов. В этот период очень интересные по схеме, но не летавшие модели создавал Стрингфелло. В 1873 г. построил модель самолета с дву- мя крыльями — тандем (идея принадлежит англичанину Т. Уолкеру, 1831 г.) с резиновым мотором и задним рулем высоты — англичанин Д. Браун, один из организаторов (1866 г.) первого в мире английского аэронавтического общества. Большую модель самолета с паровым двига- телем мощностью 3 л. с. построил в 1875 г. англичанин Т. Мой. Его мо- дель весом 55 кг впервые оторвалась от земли, поднявшись над разгонной 267
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники дорожкой на 15 см [5, с. 26, 46]. В конце 70-х годов успешно летали моде- ли В. Татена с моторчиками, работающими от сжатого воздуха, а в начале 80-х годов — Л. Харгрева (будущего изобретателя змеев коробчатого типа) [7, с. 225]. 2. ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ СОЗДАНИЯ САМОЛЕТА Бурное развитие капиталистического производства в 70-е — 80-е годы XIX в. породило новую волну технического изобретательства. До- стижения машиностроения быстро становились широким достоянием тех- нической мысли, что, разумеется, не могло не сказаться на развитии авиа- ционной техники. В этот период к двум ведущим странам в данной облас- ти — Франции и Англии подключается третья — Россия, где в 80-е годы появился ряд проектов и конструкций, этапных для всей истории авиации. В марте 1881 г. создает проект ракетного летательного («воздухопла- вательного») аппарата народоволец Н. И. Кибальчич [12, с. 603]. В 1887 г. публикует свою брошюру «Общие основания устройства воздухоплаватель- ного парохода (паролета)» Ф. Р. Гешвенд. Это был проект реактивного самолета с крылом площадью 30 м2 и двигателем тягой 1350 кг. Расчетная скорость полета была по тем временам неслыханной — 275 км/ч. Однако приступить к осуществлению своего проекта Гешвенду не пришлось [13, с. 141]. В середине 80-х годов ведет свои исследования в области реактив- ных двигателей С. С. Неждановский. Самый большой вклад в развитие авиационной техники на этом этапе внес русский морской офицер А. Ф. Можайский, который первым в мире построил полноразмерный самолет с паровой двигательной установкой. А. Ф. Можайский, как и многие его предшественники, начинал с изу- чения полета птиц и с запусков небольших моделей самолетов, в чем до- бился немалых успехов. В 1878 г. он представил описание своего самоле- та («воздухоплавательного снаряда»), а в 1880 г. приступил к его построй- ке. Конструкция неоднократно им дорабатывалась и примерно к 1882— 1884 г. была завершена [14]. Затем, как можно заключить из косвенных архивных источников, начались испытания. Самолет с пилотом на борту оторвался от земли и, пролетев несколько десятков метров, свалился на крыло и упал. К сожалению, официальных документов о полете до сих пор не найдено [15, с. 28—35]. На самолете, весившем около тонны, были установлены два весьма со- вершенных паровых двигателя мощностью 20 и 10 л. с., весом соответст- венно 48 и 28 кг (не считая котла с холодильником и винтов, изготовлен- ных по эскизам Можайского в Англии). Большое плоское крыло (площадь 370 м2, нагрузка 2,5—3 кг/м2) имело форму прямоугольника с вырезами для двух винтов (еще один винт был в носовой части). Кроме того, было предусмотрено хвостовое оперение (поворотные киль и стабилизатор) и фюзеляж лодочного типа с колесным шасси [14, с. 82, 83]. Таким] обра- зом, первый в мире фактически построенный моторный аппарат тяжелее воздуха имел все основные элементы современного самолета. Самолет А. Ф. Можайского (как и многих его последователей) не стал практическим летательным аппаратом. Согласно расчетам проф. В. Ф. Болховитинова, при параметрах самолета (приближенно им при- 268
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники _______ -23,0 Г* ' ' Проект самолета А. Ф. Можайского (патент 1881 г.) 269
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники няты: взлетный вес 950 кг, относительный вес планера 0,61, аэродинами- ческое качество на взлете 9, аэродинамическое сопротивление на единицу мощности двигательной установки 3 кг/л. с.) удельный вес двигательной установки должен быть не более 8,3 кг/л. с. У Можайского фактически был 8 кг/л. с. (вес двигательной установки 240 кг) [16, с. 15]. Столь небольшой запас мощности соответствовал возможности отрыва от земли, но был мал для полета. Другой принципиальный недостаток первого са- молета, как и всех конструкций и моделей XIX в., за исключением лег- ких моделей Пено,— отсутствие поперечной устойчивости. Самолет не мог удержаться в горизонтальном полете и, если бы даже оторвался от зем- ли, непременно должен был свалиться на крыло. А. Ф. Можайский хорошо сознавал недостатки своего самолета и сра- зу же после первых испытаний решил увеличить мощность двигательной установки до 50 л. с., для чего заказал в Петербурге еще один двигатель [14, с. 129, 130]. Удельный вес двигательной установки составил бы при этом 6,3 кг/л. с., что было бы достаточно для уверенного отрыва от земли и полета. Преждевременная смерть изобретателя не позволила ему до- вести до конца начатое дело. В годы создания первого самолета в технике машиностроения произо- шли важные события. В 1876 г. Н. Отто сконструировал первый четырех- тактный двигатель внутреннего сгорания, а в конце 80-х годов началось их массовое промышленное производство. Однако эти двигатели были еще несовершенны, тяжелы, и следующие после А. Ф. Можайского конструк- торы самолетов продолжали применять испытанные и надежные паровые машины. В 1890 г. построил и испытывал свой первый самолет французский инженерК. Адер. После пробега по специальной дорожке самолет под назва- нием «Эол» с внешними формами летучей мыши (идея Леонардо да Винчи) и с двигателем мощностью 20 л. с. совершил полет на расстояние около 50 м [17]. По появившимся в 1906 г. сведениям [7, с. 243], Адер в 1897 г. пытался взлететь на новом самолете «Авион-3» примерно той же конфигу- рации, но с двумя паровыми машинами мощностью по 20 л. с. и двумя тянущими винтами. Самолет весом около 400 кг оторвался от земли, про- летел практически неуправляемым (мотор был сразу же выключен) около 300 м и упал. Мощность мотора у самолета Адера была уже вполне достаточной для небольшого полета, но с точки зрения аэродинамики (поперечная устой- чивость и управление в полете) самолет был по-прежнему несовершенным. Между тем еще в 1884 г. француз Гупиль опубликовал проект самолета с управляющими аэродинамическими поверхностями (элеронами), укреп- ленными на фюзеляже [5, с. 53, 61]. Этому предложению не придал значения и известный английский изоб- ретатель X. Максим, который осуществил очередную попытку построить самолет. Его машина имела гигантские размеры: взлетный вес около 3,6 т, общая площадь крыльев 400 м2, двигательная установка — две па- ровые машины мощностью по 180 л. с., экипаж 3 человека. Максим впер- вые в реальной конструкции применил схему биплана. Для разбега была сооружена рельсовая дорожка длиной 550 м. Испытания, проведенные в июле 1894 г., окончились аварией [18, с. 29]. В самом конце столетия исследования и конструирование в области 270
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники авиационной техники начались в США. С 1887 г. один из известных аме- риканских ученых, физик С. Лэнгли, начал повторять расчеты и экспери- менты Кейли [2, с. 185]. Лэнгли опубликовал результаты своих исследо- ваний в 1891 г. в книге «Испытания по аэродинамике», а затем приступил к постройке довольно крупных летающих моделей. С самого начала боль- шой внимание ученый уделял вопросам устойчивости и управляемости. Модели Лэнгли имели тандемную схему крыла, приводились в движение паровыми моторчиками мощностью около 1 л. с. (при весе моделей 10—• 14 кг) и запускались с помощью катапульты, устроенной на плавучей платформе. Устойчивость моделей обеспечивалась V-образной установкой крыла. Особенно удачно летали модели № 5 и № 6 (1896 г.), преодолевая дистанцию более 1 км. После этого, получив большую субсидию от Смит- сонианского института, Лэнгли начал строить самолет, причем впервые решил установить на нем двигатель внутреннего сгорания собственной конструкции (5-цилиндровый звездообразный). Летом 1903 г. он дважды испытывал самолет «Аэродром А» (взлетный вес 330 кг, мощность мотора 52 л. с. при удельном весе 2,5 кг/л. с., площадь крыла-тандем 97 м2) с пи- лотом на борту, стартовавший с плавучей платформы. Однако оба раза из-за отказа катапульты самолет не развивал начальной скорости и падал в воду. Интересно, что в 1913 г. на этом самолете был все-таки совершен успешный полет [5, с. 64, 66]. Известно еще несколько попыток осуществить первый моторный полет: австрийца В. Кресса (1901 г.), француза Ф. Фарбера (1902 г.), немца К. Ято (1903 г.), француза Л. Левавассера (1903 г.). Все попытки были неудачными. Но некоторые авторы считают, например, что самолет Ято — полутораплан с 9-сильным двигателем — первым совершил успешный по- лет в августе 1903 г. [8, с. 45]. В действительности неуправляемый само- лет лишь оторвался от земли и «прыгнул» на 18 м [2, с. 218—221]. Конст- рукции этих самолетов, подобно большинству предыдущих, были прин- ципиально неработоспособными, что не позволяет назвать их первыми практическими самолетами. Итак, на рубеже XIX и XX вв. появилась возможность применить в авиации бензиновый мотор с удельным весом 3—5 кг/л. с. Но задача обес- печения стабильного горизонтального полета решена еще не была. Дли- тельный этап испытаний моделей и полноразмерных конструкций, к со- жалению, почти не продвинул вперед решение этой краеугольной пробле- мы полета. Первым, кто понял, что, прежде чем браться за строительство самолета с мотором, необходимо понять природу полета с неподвижным крылом, т. е. «научиться летать», был немецкий исследователь О. Лилиенталь. Начав свои исследования с 1871 г., он как бы вновь пришел к исходной точке предыстории авиации, поставив перед собой вопрос: как летают птицы? При этом, в отличие от своих предшественников, Лилиенталь уде- лил максимальное внимание не машущему полету, а парению птиц и в ко- нечном счете пришел к выводу о возможности человека совершать управ- ляемые парящие полеты без мотора. Закончив в 1889 г. свои теоретиче- ские исследования, Лилиенталь приступил к практическому изготовлению и испытанию планеров различного типа: сначала монопланов с поверх- ностью крыльев до 10—15 м2, потом бипланов — до 25 м2 [5, с. 72—75]. За 5 лет, с 1891 до 1896 г. он осуществил более 2500 полетов, добившись 271
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники Один из планеров О. Лилиенталя (1893 г.) хорошей устойчивости и неплохой управляемости главным образом в ре- зультате балансирования собственным телом. Создав особую технику пи- лотирования планера, Лилиенталь летал десятки секунд, покрывая ди- станцию в сотни метров и поднимаясь до высоты 50 м. Во время полетов смелый испытатель экспериментально изучал аэродинамические характе- ристики несущих поверхностей [19]. Он предполагал установить на пла- нере бензиновый мотор, причем сначала для привода машущих открылков [7, с. 279], но замысел свой осуществить не успел. В очередном полете (1896 г.) он потерпел катастрофу. Опыты Лилиенталя привлекли к себе широкое внимание и имели многих последователей. В те же 90-е годы строили и испытывали управляемые пла- неры Л.'Харгрэв в Австралии (змейчатые коробчатые конструкции), О. Шанют в США (бипланные и многоярусные схемы), П. Пильчер в Анг- лии (монопланы лилиенталевского типа) и др. [2, с. 272—275]. Шанют, в частности, установил на своем планере рули и ввел механизм изменения угла установки крыльев («гоширование»), что не только резко повысило устойчивость в полете, но и существенно упростило управление плане- ром. Пильчер впервые оборудовал свой планер колесным шасси, а ь 1899 г. намеревался установить и мотор [5, с. 83, 88]. Так сложились предпосылки для создания первых практических са- молетов, для зарождения собственно авиационной техники. 272
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники 3. СОЗДАНИЕ ПЕРВЫХ САМОЛЕТОВ К началу XX в. капитализм уже окончательно вступил в стадию им- периализма. Конкуренция между крупными промышленными объедине- ниями и колониальные устремления многих государств создали объектив- ные предпосылки для разработки принципиально новых средств транс- порта, которые смогли бы успешно конкурировать с железнодорожными и морскими путями сообщения. Развитие авиации вступало в свой качественно новый этап. Для этого складывались благоприятные условия. Возникла возможность создания легких бензиновых двигателей, были получены важные экспериментальные данные в области решения задачи устойчивого и управляемого планирую- щего полета и, наконец, достигнут высокий уровень авиационного конст- рукторского мышления. Все это привело к созданию первых практических летательных аппаратов тяжелее воздуха. В декабре 1903 г. совершил первый полет самолет, построенный аме- риканцами братьями Райт — Вилбуром и Орвиллом. Их успеху способст- вовало, по-видимому, то, что в США к этому времени сложилась хорошо развитая экспериментально-теоретическая школа Лэнгли — Шанюта. Именно с изучения их достижений (а также результатов Лилиенталя) са- моучки братья Райт начали свою деятельность в авиации. Конструктор- ская деятельность братьев началась в 1899 г. с постройки планера по схеме Шанюта — биплана с добавлением спереди руля высоты. Поперечное уп- равление осуществлялось перекашиванием крыльев — отклонением зад- них правого и левого полукрыльев в разные стороны. Позже был добавлен также руль поворота. Пилот впервые располагался в планере лежа на животе (Лилиенталь применял вертикальное положение), что значительно уменьшало сопротивление воздуха. После многократных взлетов (всего около 1000), тщательных наземных экспериментальных исследований, в том числе с помощью аэродинамической трубы, а также консультаций с Шанютом к осени 1902 г. Райтам удалось добиться весьма устойчивого и надежного полета даже в сильный ветер. Решив установить на планер бензиновый мотор и не найдя подходящего автомобильного, братья сами рассчитали, сконструировали и построили двигатель мощностью 12 л. с., а также воздушные винты: их было установлено два позади крыла [5. с. 95, 99]. 17 декабря 1903 г. Орвилл Райт впервые взлетел в воздух на самолете— биплане, названном «Флайер», с площадью крыла 46 м2 и размахом крыль- ев 12 м. Всего в этот день было совершено четыре моторных полета про- должительностью от 12 до 59 с. В 1904 г. Райты построили второй самолет той же схемы с 16-сильным мотором и совершили полеты по замкнутому кругу продолжительностью до 5 мин. Для пилота впервые установили сиденье. Особые успехи были достигнуты в 1905 г. самолетом «Флайер-3», Длительность полета которого возросла до 38 мин при скорости более 60 км/ч [20, с. 115]. Несмотря на выдающиеся достижения, Райтам не удалось заинтересо- вать своим изобретением правительство США и выгодно продать патент. Длительное время переговоры о продаже патента велись также в Англии и Франции. В связи с этим братья Райт более чем на 2,5 года прекратили полеты и возобновили их только в 1908 г. одновременно в США и во Фран- ции [7, с. 354]. 18 Заказ X. 727 2 73
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники Самолет, братьев Райт, поднявшийся в воздух 17 декабря 1903 г. В начале XX в. первые самолеты появились и в Европе.^Ранее говори- лось о попытках взлететь в Австрии и Германии. Но наиболее широко ра- боты развернулись во Франции — признанном к этому времени лидере в области авиации и воздухоплавания. После проникновения во Францию сведений о работах Шанюта и Райтов начали полеты на планерах в июле 1902 г. Ф. Фарбер, в 1904 г.— Э. Аршадакон и впервые применивший для управления элероны Р. Эсно-Пельтри (впоследствии один из выдающихся пионеров теоретической космонавтики), в 1905 г. — Г. Вуазен [5, с. 107, 108]. Все они испытывали планеры-бипланы схемы братьев Райт и отчасти аппараты коробчатого типа (схема Харгрева). Первым в Европе совершил полет на самолете собственной конструк- ции знаменитый воздухоплаватель А. Сантос-Дюмон, 23 октября 1906 г. он в присутствии официальных лиц покрыл расстояние 60 м на самолете коробчатой конструкции схемы «утка» — с вынесенным вперед хвостовым оперением и двигателем мощностью 50 л. с. В ноябре Сантос-Дюмон за 21 с пролетел дистанцию 220 м [5, с. 120]. Следует отметить, что во Франции с первых же лет развитие авиацион- ной техники приобрело спортивный характер — устанавливали разно- образные призы и регистрировали рекорды. Это в немалой степени способ- ствовало на том этапе быстрому прогрессу авиационных средств и привле- чению к их созданию многих энтузиастов. Тем не менее долгое время европейские авиаторы даже не приближались к достижениям братьев Райт, хотя число построенных самолетов и попыток полета на них быстро росло. 274
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники Государственные ведомства и крупные промышленные фирмы еще долгое время стояли в стороне от этого процесса. В 1906 г. было построено 5 самолетов, которые совершили 17 попыток полетов, в 1907 г.— соответственно 13 и 75, в 1908 г.— несколько десят- ков образцов и несколько сотен попыток. В ноябре 1907 г. А. Фарман на биплане «Вуазен—Фарман» впервые в Европе пролетел более 1 км, на- ходясь в воздухе 1 мин 14 с. В апреле 1908 г. Л. Делагранж на биплане «Вуазен — Делагранж» летал 6,5 мин и покрыл расстояние около 4 км, а в июне того же года — 18,5 мин (14,5 км). В то же время В. Райт осенью 1908 г. во Франции летал на своем самолете более 1,5 ч, а в декабре 2 ч 20 мин [5], Несмотря на успехи братьев Райт и популярность предложенной ими конструкции, уже в первые годы развития самолетов появляется много других решений. Так, в 1907—1908 гг. применяли следующие основные компоновочные схемы: биплан с толкающими винтами и передним располо- жением рулей высоты (самолеты Райтов, Вуазена, Фармана и др.); моно- план с тянущим винтом (самолеты Вуйя, Блерио, Эсно-Пельтри, авиетка Сантос-Дюмона и др.). Схема моноплан-тандем (Лэнгли) не привилась, хотя попытки применить ее были (самолет «Блерио-6»), Пробовали также создать более сложные несущие системы — триплан, полиплан и т. п., но успеха они не имели. В то же время уже в 1907 г. были испытаны пер- вые пилотируемые вертолеты (Бреге, Корню) [2, с. 301]. Бипланы строили открытой схемы и коробчатые. Монопланы были в основном расчалочного типа, хотя уже в 1907 г. Блерио и Эсно-Пельтри испытывали аппараты консольной схемы [5, с. 122]. Рули высоты и пово- рота выносили в основном на открытой рамной конструкции и лишь в ред- ких случаях — на фюзеляжных. Для достижения поперечной устойчи- вости самолетов применяли в основном перекашивание крыла, а также подвижные открылки и элероны (впервые на самолете Блерио в 1908 г. [2, с. 308]). Если братья Райт использовали на своих самолетах полозко- вые шасси и катапультный старт, то в Европе сразу же распространились более эффективное колесное шасси и моторный разгон. В 1908 г. развилось также специальное авиационное двигателестрое- ние. Особенно распространенной была конструкция Левавассера «Ан- туанетт» с водяным охлаждением, мощностью до 50 л. с. при удельном ве- се 2 кг/л. с. Братья Райт в это время применяли более тяжелый двигатель (3,6 кг'л. с. при мощности 24 л. с.) [16, с. 20]. В 1906—1908 гг. самолеты еще не имели никакого практического при- менения, полеты совершали лишь для демонстрации их осуществимости и качественного уровня. К этому времени относятся первые полеты с пас- сажирами. Большинство полетов проходило на высоте нескольких метров, но в конце 1908 г. Фарман поднялся па высоту 25 м, а затем братья Райт достигли высоты более 100 м. Скорость полета в эти годы еще не замеряли, но по подсчетам она была около 60 км/ч [5, с. 137, 245]. После братьев Райт и французских авиаторов первые полеты осущест- вили авиаторы в Дании (1907 г.), в Англии и Германии (1908 г.), в России и некоторых других странах (1909 г.). Интересно отметить, что еще в 1908 г. были совершены первые попыт- ки дальних, межгородских перелетов протяженностью до 30 км, но начало практической авиации обычно связывают с перелетом Блерио на моно- 275 1Ь*
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники Первый в Европе самолет конструкции А. Сантоса-Дюмона (1906 г.) плане «Блерио-XI» через пролив Ла-Манш 25 июля 1909 г. [7, с. 375], а также с первым международным авиационным конгрессом в Реймсе в августе 1909 г. В том же 1909 г. были достигнуты существенные результаты в стабили- зации самолета и управлении им по всем трем осям, в результате самолеты стали обладать маневренностью, достаточной для совершения разворотов и описания плоских фигур в полете. В связи с этим возникло понятие тех- ники пилотирования, и среди большой массы пилотов некоторые стали выделяться своим мастерством (например, X. Латам, Г. Леганье, позже А. Пегу, П. Н. Нестеров). В 1909—1910 гг., несмотря на успех моноплана Блерио, большинство конструкторов отдавали предпочтение схеме биплана вследствие его луч- шей устойчивости и маневренности, а также большей длительности поле- тов, что и демонстрировалось братьями Райт. В этот период схема Райтов— Фармапа (открытый многостоечный бпплан с вынесенным далеко вперед рулем высоты и задним расположением стабилизатора с рулем поворота) становится классической. Кресло пилота и двигатель с задним толкающим винтом в целях безопасности располагали между крыльялш, колесное шасси имело противокапотажный полоз. Подобную схему применяли также Вуазен, Кертис в США и др. [8, с. 54]. Биплан с тянущим винтом был распространен меньше, удачные конструкции создали А. Гупи в Италии, Л. Бреге во Франции, Я. М. Гаккель в России, самолет которого, построенный в 1910 г., одним из первых среди бипланов имел закрытый фюзеляж. Основным материалом при постройке самолетов с самого начала слу- жило дерево, крыло обшивали полотном. Фанерную обшивку впервые в мире применил в 1911 г. русский конструктор И. И. Стеглау [21, с. 79]. В 1909 г. стали использовать металл, главным образом для каркасов фю- зеляжа. В этот период основным тормозом в развитии авиационной техники бы- ло низкое качество (особенно маломощность и недостаточная надежность) 276
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники моторов. Обычные двигатели водяного охлаждения оказались слишком тяжелыми. В то же время скорость полета самолетов оставалась еще ма- лой для эффективного воздушного охлаждения безжидкостных моторов. В 1909 г. в двигателестроении появилось принципиальное новшество — звездообразный мотор воздушного охлаждения ротативного типа. Двига- тель «Гном» (Франция) имел мощность 80 л. с. (в дальнейшем — до 150 л. с.) при очень небольшом удельном весе 1,5 кг/л. с. Двигатель обла- дал сравнительно высокой надежностью и безотказностью, но был неэко- номичным — расходовал много горючего и масла [16, с. 24]. 4. НАЧАЛО МАССОВОГО САМОЛЕТОСТРОЕНИЯ К концу первого десятилетия XX в. авиация уверенно доказала свое право на жизнь. В 1909 г. в ряде стран стали создавать первые самолето- строительные заводы, что положило начало развитию новой отрасли про- изводства — авиационной промышленности. Совершенствовались самоле- ты, особое внимание обращалось на улучшение их летных характеристик — уже не только продолжительности полета (1909 г. — 4,3 ч, 1912 г.— 13,3 ч), но и скорости (1909 г.— 80 км/ч, 1912 г.— 170 км/ч), дальности (1909 г.— 233 км, 1911г.— около 1800 км), грузоподъемности (1912 г.— до 400 кг) [5, с. 245, 246], маневренности и надежности. Повышение ско- рости было связано в основном с ростом мощности моторов (до 130— 150 л. с.) и в меньшей степени — с улучшением аэродинамики самолета, хотя уже в этот период началось совершенствование профилей и формы крыла, применение закрытого фюзеляжа, кабины для летчика и кожуха для двигателя. Улучшение конструкции самолета и применение более прочных мате- риалов позволили поднять удельную нагрузку на крыло с 10—12 до 30 кг/м2 [21, с. 257], что дало возможность, в свою очередь, увеличить скорость и грузоподъемность самолета при том же весе конструкции. По- вышение дальности достигалось снижением удельного веса двигателей (появились более экономичные и легкие моторы с водяным охлаждением) и увеличением запаса горючего на борту. В 1911 г. было положено начало дальним международным перелетам, в 1913 г.— межконтинентальным (из Европы в Азию и Африку) [5, с. 159, 166]. На самолеты стали устанавли- вать различное оборудование — простейшие пилотажные приборы, средст- ва связи и т. д. Взлетный вес самолетов в эти годы был равен в среднем 500—800 кг (максимальный—до 1200 кг), доля веса планера составляла 42—45%, Двигательной установки 22—24%, экипажа, нагрузки и горючего 31 — 36% [16, с. 22, 23]. Такое распределение веса было вызвано желанием улучшить летные характеристики самолета даже за счет снижения грузо- подъемности. Поэтому для ее повышения существовал только один путь — увеличение абсолютного веса самолета. В 1910—1911 гг. начали строить и применять морские самолеты, спо- собные взлетать и садиться на воду [5, с. 246]. Одной из причин их появ- ления было увеличение необходимых скоростей взлета и посадки в резуль- тате роста нагрузки на крыло. Эту задачу решали, либо устанавливая на самолет обычной конструкции поплавки вместо колесного шасси, либо- 277
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники превращая планер в летающую лодку, т. е. специальным конструирова- нием. В этом направлении больших успехов добились русские инженеры, и в первую очередь Д. П. Григорович. Общее повышение работоспособности и надежности самолета привело к окончательному формированию его как нового технического и транс- портного средства. Постепенно дифференцировались задачи автотранс- порта. Сначала он выполнял транспортные и почтовые функции. Затем возник интерес со стороны военных ведомств. Использование самолета для разведки продемонстрировало его большие преимущества. Впервые военное применение самолет нашел в октябре 1911 г. в итало-турецкой войне [16, с. 28], где выяснилось, что, кроме разведки, самолеты могут эффективно применяться для связи, корректировки артиллерийского огня и бомбардировки. Правда, первые самолеты было сложно использовать для бомбардировок, поскольку точность поражения цели с больших высот оказалась очень невысокой, а на малых высотах (до 500 м) самолет был сам легко уязвим для обычного стрелкового оружия. Тем пе менее уже в то время многие военные и политические деятели, особенно в Гер- мании, США и Англии, признали за самолетом большое будущее. В 1911 г. началось серийное производство самолетов па правительственные ассиг- нования. В 1912 г. в Англии были сформированы первые авиационные час- ти [5, с. 145, 162, 163]. Наибольший интерес с военной точки зрения представляла все та же широко распространенная схема биплана, оптимальная при выполнении военных и учебных полетов. Одной из лучших конструкций в предвоенный период был английский разведчик-биплан БЕ-2 (1912 г.) — первый круп- носерийный самолет, прототип многих последующих конструкций. Одна- ко уже в том же году во Франции появился первый моноплан с хорошо об- текаемым фюзеляжем типа монокок «Депердюссен», на котором был уста- новлен мировой рекорд скорости 174 км/ч [5, с. 164, 165]. Правда, рас- пространение такая схема получила лишь после войны. В 1912—1913 гг. конструкторы продолжали совершенствовать конст- руктивные и летные характеристики самолетов, а также повышать эффек- тивность использования их в военных целях. Пристальное внимание (осо- бенно во Франции и Англии) было обращено на монопланы и летающие лодки (в США). Появились полузакрытые и закрытые кабины для пилота. К этому времени в конструкции фюзеляжа и крыла стали широко приме- нять металлы. Была даже попытка создать цельнометаллический самолет (5, с. 164]. Широкое авиационное строительство развернулось в России. И если в первое время в конструкциях самолетов чувствовалось влияние Райтов, Вуазена, Фармана, то в этот период появилось несколько сильных само- летостроительных групп с оригинальными идеями и решениями. Кроме упомянутых Гаккеля, Стеглау и Григоровича, выделялись группы И. И. Сикорского, В. А. Слесарева, В. А. Лебедева и др. [21, с. 162]. Особенно успешно — сначала в Киеве, потом в Петербурге на Русско- Балтийском вагонном заводе — работал Сикорский. Уже в 1911 г. на его биплане С-6 (с экипажем 3 человека) был установлен первый русский ми- ровой рекорд скорости 111 км/ч. Им же в 1913 г. создан первый в мире мно- гомоторный самолет «Русский витязь» («Гранд»), положивший начало тя- желой авиации. Этот самолет (полетный вес 4,2 т, длина 30 м, размах кры- 278
Один из самолетов конструкции Я. -V. Гаккеля (1910 г.) Самолет-гигант чИлъя Муромец» (1913 г.) 279
Глава IX, Начальный период развития авиационной техники ла 27 м, 4 двигателя по 100 л. с.) стал, по мнению английского историка Ч. Гиббс-Смита, «замечательным воздушным феноменом, не имеющим со- перников и прецедентов». В августе 1913 г. на самолете, имевшем боль- шую закрытую кабину (с 8 человеками на борту), был установлен мировой рекорд продолжительности полета 1 ч 54 мин [5, с. 119; 21, с. 66, 87, 88]. В этом же году Сикорский построил новую, еще более крупную маши- ну «Илья Муромец» с четырьмя моторами по 100 л. с. (каждый с двумя — тянущим и толкающим — винтами), с взлетным весом 5 т. В феврале 1914 г. на этой машине был установлен мировой рекорд даль- ности с 16 пассажирами (вес нагрузки 1,3 т) на трассе Петербург—Киев—. Петербург с посадками. Всего было построено 35 «Муромцев» различных модификаций (вес — до 7,5 т, общая мощность двигателей — до 880 л. с., нагрузка — до 2,5 т) [21, с. 108]. С созданием этого самолета связан су- щественный прогресс расчета элементов авиационной конструкции на прочность, в результате применения которого конструкция «Муромца» была существенно доработана. И хотя по сравнению с общим уровнем авиационной техники «Муромец» был выдающимся достижением, выяви- лось, что в военных условиях («Муромцы» ограниченно использовали в ка- честве дальних разведчиков, бомбардировщиков и военных транспортов) такой большой самолет недостаточно эффективен и уязвим. Более широкое распространение к началу войны получили легкие са- молеты («Фарман», «Вуазен», «Ньюпор», «Сопвич» и др.), которые имели взлетный вес от 600 до 1200 кг при весе нагрузки до 350 кг, скорости до 110 км/ч, дальности до 500 км [5, с. 173]. Слабым местом легких самолетов оставалась их невысокая надежность (особенно часто отказывали двига- тели), а также практическая невозможность пилотирования в сложных метеоусловиях. Предвоенный период характеризуется также принципиальными дости- жениями в области устойчивости и управляемости. Это позволило перейти от горизонтальных равномерных полетов к различного рода эволюциям в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Сначала во Франции в 1913 г. летчик А. Пегу начал совершать перевернутые полеты (он же первым вы- прыгнул из самолета с парашютом), а затем в России в сентябре того же года военный летчик П. Н. Нестеров впервые в истории совершил уникаль- ную для того времени эволюцию — «мертвую петлю». Таким образом было положено начало высшему пилотажу [7, с. 416—420]. Начиная с 1912—1913 гг. Германия, США, Англия, Франция и Россия развернули массовое производство новой авиационной военной техники [22, с. 47]. Еще в середине 1910-х годов появились самолеты-истребители с повы- шенной скоростью и маневренностью, достигавшимися за счет снижения дальности и грузоподъемности. Истребители по сравнению с прочими ти- пами самолетов имели меньший удельный вес и больший относительный вес двигателя, а также более высокую нагрузку на крыло (до 35—40 кг/м2) [16, с. 37]. Первыми такими самолетами были созданные в 1915 г. герман- ские монопланы «Фоккер Е-1» и «Альбатрос», французский «Моран-Солнье» и др. [5, с. 32]. Это, в свою очередь, вновь привело к повышению взлетно- посадочных скоростей и стимулировало развитие морской авиации (к лучшим самолетам этого типа относились русские летающие лодки М-9 и М-11 Григоровича) [21, с. 224, 227]. 280
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники В эти же годы возникла бомбардировочная авиация, потребовавшая создания самолетов повышенной грузоподъемности и дальности полета, достигавшихся в ущерб скорости и маневренности. Эта задача, однако, в полной мере разрешена не была. Возникла также необходимость в созда- нии разнообразных приборов и оборудования — прицельного, радиотех- нического, навигационного и др. Таким образом, на этом этапе произошла дифференциация самолетов по назначению, т. е. возникло резкое различие в характеристиках и конст- руктивном решении самолетов различного типа. Так, германский бомбар- дировщик «Фридрихсгафен» при весе 5 т имел относительный вес нагруз- ки 30%, двигательной установки 22% при скорости полета 140 км/ч; разведчик «ДХ-9» (Англия) при весе 1,5 т — соответственно 16 и 33%, 180 км/ч; истребитель «Фоккер Д-7» (Германия) 0,9 т, 16 и 22%, 200 км/ч [16, с. 37]. Заметных успехов в самолетостроении в этот период добилась Герма- ния (до 1912 г. в ней преобладал интерес к строительству дирижаблей), которой сначала удалось создать несколько надежных и экономичных мо- торов, затем добиться успеха в производстве эффективных разведчиков- бипланов и истребителей-монопланов. Высока была и подготовка авиацион- ных кадров. Значительный прогресс в это время был достигнут также в США. На 10—15 последующих лет эти державы стали лидерами мирового самолетостроения. Большую часть машин составляли расчалочные бипланы и монопланы, но появились также первые свободнонесущие конструкции обеих схем — соответственно «Фоккер Д-7» и «Юнкере Ю-1», который был первым цель- нометаллическим (сталь и алюминий) самолетом [5, с. 178]. 5. СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ В конце XIX и в начале XX в. продолжала развиваться техника воз- духоплавания. В аэростатах обычного типа возможности совершенство- вания управления были почти исчерпаны (в 80-е годы, помимо двигателей, применяли паруса, гайдропы и др.). Несмотря на новые рекорды (напри- мер, в 1887 г. дальности — 1925 км, и в 1894 г. высоты — 10,8 км), инте- рес к свободным аэростатам стал падать. Но к управляемым аэростатам — дирижаблям в середине 80-х годов интерес резко возрос. Это можно объ- яснить, во-первых, многими неудачами создателей аппаратов тяжелее воздуха и, во-вторых, появлением первых бензиновых двигателей [23, с. 77]. Аэростаты продолжали привлекать внимание ученых. В научное ис- пользование их важный вклад внес Д. И. Менделеев, который в 1887 г. совершил индивидуальный полет с целью наблюдения солнечного затме- ния. Он же предложил использовать на аэростатах герметичные кабины с запасом кислорода. Эту идею реализовал в 1885 г. А. Пиккар. В 1884 г. во Франции был совершен первый управляемый полет дирижабля, ис- пользующего для движения воздушный винт, приводимый в движение электромотором [2, с. 112, 119]. В 1884—1885 гг. в Германии, Италии, России и некоторых других странах создавались первые военные воздухо- плавательные парки [7, с. 234], благодаря, чему дело было поставлено на государственную основу. 281:
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники С 1897 г. в воздухоплавании начали использовать двигатели внутрен- него сгорания (Г. Вельферт, Германия) [2, с. 120]. В 1896 г. аэростат с бензиновым мотором мощностью 8 л. с. того же конструктора потерпел катастрофу в результате воспламенения оболочки от искры двигателя [7, с. 237]. Пожароопасность, общая ненадежность, а также противоречие между малой жесткостью корпуса аэростата (неудобной для крепления гондолы и двигателя) и значительным изменением его объема по высоте полета выдвинули задачу создания аэростата с жестким корпусом. Пионерами в этом направлении были русские изобретатели. С 1885 г. разрабатывал конструкцию цельнометаллического дирижабля К. Э. Циол- ковский. В 1892 г. он опубликовал капитальный труд «Аэростат металли- ческий управляемый» [24], начал экспериментальные исследования и опытную работу, но довести ее из-за технических трудностей при полном отсутствии средств ему не удалось. В 1897 г. первый металлический (из алюминия) аэростат с мотором в 12 л. с. был построен в Германии Д. Швар- цем, но практически он не летал [2, с. 124]. Стало очевидно, что при су- ществующей технологии цельнометаллический дирижабль еще не может конкурировать с мягкими и полужесткими конструкциями. В самом кон- це 90-х годов успехов в создании небольших дирижаблей мягкой конст- рукции добился во Франции А. Сантос-Дюмон, которому в ноябре 1899 г. удалось облететь Эйфелеву башню в Париже и вернуться в точку старта, развив среднюю скорость 25 км/ч. В 1901 г. Сантос-Дюмос повторил та- кой полет официально [8, с. 53]. В первое десятилетие XX в. началось активное строительство крупных дирижаблей полужесткой конструкции (Гуе и Лебоди, Франция, 1902—1906 гг.). На них устанавливали моторы мощностью в несколько десятков лошадиных сил [2, с. 156], были усовершенствованы аэродинами- ка (изменена форма и установлены стабилизаторы) и конструкция. В ре- зультате развилась новая отрасль техники — дирижаблестроение. Наибольших успехов в этой области добился германский предпринима- тель Ф. Цеппелин. Он построил несколько гигантских дирижаблей сига- рообразной формы объемом более 10 тыс. м3, имевших жесткий алюминие- вый каркас, мягкую оболочку, более десятка баллонетов, оперение и рули высоты. При использовании нескольких двигателей общей мощностью около 100 л. с. дирижабли развивали скорость до 50 км/ч и были хорошо управляемы. В июле 1908 г. продолжительность полета (с экипажем бо- лее 10 человек) достигла 12 ч [23, с. ИЗ]. В строительстве мягких дири- жаблей больших успехов добился другой немецкий конструктор А. Пар- севаль. Следует отметить, что в технике строительства дирижаблей в пер- вые два десятилетия XX в. были реализованы многие идеи, предложенные еще Циолковским [25, с. 34]. В 1908 г. начались попытки достижения на дирижаблях Северного полюса (первая такая попытка на свободном аэростате была предпринята группой С. Андре в 1897 г., но закончилась трагически [7, с. 306—307]), однако они не были удачными. К началу первой мировой войны дирижаб- ли приобрели некоторое военное, главным образом транспортное, значе- ние. Дирижабли создавали в Германии, Англии, Италии, России, США. В 1916 г. Цеппелин сконструировал один из самых крупных дирижаб- лей в истории, имевший объем 55,2 тыс. м3 (длина 200 м, диаметр 24 м), с 6 двигателями общей мощностью 240 л. с. Дирижабль развивал скорость 282
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники более 100 км/ч, имел дальность до 7400 км и высоту полета более 4 км (5, с. 176]. Однако в этот период всеобщее внимание было привлечено к развитию авиации. Кроме того, практика эксплуатации крупных дирижаблей по- казала непреодолимость трудностей, связанных с их наземным базирова- нием, уязвимость в военном отношении и другие недостатки. 6. СОЗДАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ Развитие авиационной техники неразрывно связано с разработкой тео- ретических основ полета аппаратов тяжелее воздуха, и здесь важнейшая роль принадлежит аэродинамике. Аэродинамика — наука о движении воздуха и его воздействии на об- текаемые им тела — начала зарождаться в связи с первыми попытками создания летательных аппаратов. Она возникла и формировалась на осно- ве использования теоретических положений классической гидродинамики, я также результатов аэродинамических экспериментов. В постановке и решении ряда задач аэродинамики, в частности для схе- матизации движения воздуха и его действия на тела, немаловажную роль сыграли различные гидродинамические модели [26] При этом большую роль сыграли ударная теория сопротивления И. Ньютона (1686 г.), теория идеальной несжимаемой жидкости, разработанная Д. Бернулли (1738 г.) и Л. Эйлером (1769 г.), теория вязкой несжимаемой жидкости, созданная А. Навье (1822 г.) и Дж. Г. Стоксом (1845 г.), теория струйного обтека- ния тел, развитая Г. Гельмгольцем (1868 г.), Г. Кирхгофом (1869 г.), а в дальнейшем Рэлеем (1876 г.), Д. К. Бобылевым (1881 г.), Н. Е. Жуков- ским (1890 г.), Дж. Мичеллом (1890 г.), А. Лявом (1891 г.). Особое зна- чение для становления аэродинамики имели работы Г. Гельмгольца, заложившего основы теории вихревого движения жидкости (1858 г.). В начале XIX в. появились понятия подъемной силы (Дж. Кейли) и цент- ра давления. Дж. Кейли впервые попытался сформулировать основную за- дачу расчета полета аппарата тяжелее воздуха как определение размеров несущей поверхности для заданной подъемной силы [27, с. 8]. В его статье «О воздушном плавании» (1809 г.) предложена схема работы плоского кры- ла в потоке воздуха, установлена связь между углом атаки, подъемной силой и сопротивлением, отмечена роль профиля крыла и хвостового опе- рения в обеспечении продольной устойчивости летательного аппарата и т. п. [28]. Кейли также занимался экспериментами на ротативной м а ши- ле. Однако его исследования не были замечены современниками и не полу- чили практического использования. С начала 70-х годов XIX в. в связи с первыми попытками постройки различных летательных аппаратов тяжелее воздуха были предприняты работы по изучению аэродинамических сил, действующих на элементы конструкции. Возникла проблема определения величины подъемной силы крыла в зависимости от различных углов атаки. Ее решали, главным об- разом проводя эксперименты с пластинками различной формы. Подобные работы! были выполнены в ряде стран: в России М. А. Рыкачевым [29], С. К. Джевецким [30, 31], Д. И. Менделеевым [32], во Франции — 283
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники А. Пено [33, 34], в Англии — Ф. Уэнхемом, в Германии — О. Лилиента- i лем [19]. ’ М. А. Рыкачев одним из первых (1870—1871 гг.) опытным путем изу- чал подъемную силу пластинок, предвосхитив на несколько десятков лет некоторые результаты Г. Эйфеля, полученные им в 1910 г. В частности, в 1871 г. он определил зависимость от угла атаки отношения подъемной си- лы к силе сопротивления плоского крыла — пластинки, т. е. исследовал так называемое «аэродинамическое качество» крыла. Пено ввел в практи- ку исследований понятия коэффициентов подъемной силы и сопротивле- ния (1873 г.). Годом ранее он же пришел к выводу, что для устойчивости полета азроплан должен иметь хвостовое оперение. Лилиенталь определил составляющие полной аэродинамической силы и установил вид зависимости подъемной силы от угла атаки, предложив. способ представления опытных данных в виде поляр (поляра Лилиенталя). В результате многолетнего изучения явления парения птиц он впервые поставил опыты с вогнутыми пластинками и доказал их азродинамическое преимущество перед плоскими. Все эти результаты были изложены им в работе «Полет птиц как основа искусства летать» (1889 г.) [19]. Джевец- кий в 1885—1891 гг. опубликовал ряд работ, посвященных исследованию- полета птиц («О сопротивлении воздуха в применении к полету птиц и аэропланов», 1885 г.; «Азропланы в природе. Опыт новой теории полета», 1887 г.; «Теоретическое решение вопроса о парении птиц», 1891 г.). Одна- ко наибольшее значение для развития авиации имела разработанная им в 1892 г. теория элемента лопасти винта [30], уточненная автором в 1910 г. [31]. Существенный вклад в развитие авиационной науки и техники в Рос- сии внесли труды Д. И. Менделеева. От изучения свойств паров и газов он перешел к проблемам воздухоплавания, а затем к задачам аэродинами- ки. В 1880 г. Менделеев опубликовал монографию «О сопротивлении жид- костей и о воздухоплавании» [32], где были проанализированы важнейшие работы по вопросам сопротивления движению тел в жидкостях и газах. Менделеев показал, что существующие гидродинамические теории и моде- ли не адекватны аэродинамическим процессам и явлениям. Для построе- ния научной базы конструирования летательных аппаратов необходимо было широкое экспериментирование. Эти выводы Менделеева имели боль- шое значение для создания в России специальных аэродинамических лабо- раторий и строительства аэродинамических труб. Работы с аэродинамическими трубами позволили получить на основа- нии единой методики новые научные результаты по аэродинамике, в том числе аэродинамические характеристики крыла и винта. В последней трети XIX в.— начале XX в. аэродинамические трубы были созданы в России В. А. Пашкевичем, К. Э. Циолковским, Н. Е. Жуковским; на Западе — Ф. Уэнхемом, Г. Филлипсом, Л. Махом, X. Максимом, братья- ми В. и О. Райт, Г. Эйфелем, Л. Прандтлем и др. В аэродинамических тру- бах, построенных в 90-х годах XIX в., были достигнуты скорости воздуш- ного потока в диапазоне 4—18 м/с [27]. Многие вопросы аэродинамики были впервые поставлены и решены К. Э. Циолковским. Крупнейшей заслугой его перед авиацией является теоретическая разработка проекта цельнометаллического моноплана со свободнонесущим толстым изогнутым крылом, описанного в статье «Аэро- 284
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники план, или птицеподобная (авиа- ционная) летательная машина» (1894 г.) [35]. В этой работе Циол- ковский впервые изложил элемен- ты аэродинамического расчета основных летных характеристик аэроплана. Он подчеркнул, что «давление на крылья встречного воздуха пропорционально синусу угла отклонения их от направле- ния воздушного потока» [35, с. 45]. В рукописи «К вопросу о летании посредством крыльев» (1890 г.), изданной частично в 1891 г. под названием «Давление жидкости на равномерно движущуюся в ней плоскость» [36], Циолковский впер- вые в мире получил зависимость полной азродинамической силы от «продолговатости» (по современной терминологии — удлинения) кры- ла, подтвержденную им экспери- ментально. Одним из первых еще в 1897—1898 гг., а затем в 1900— 1901 гг. он провел комплекс экспе- риментальных исследований по продувке моделей элементов лета- Николай Егорович Жуковский (1847-1921 гг.) тельных аппаратов на изобретенной и изготовленной им «лопастной воз- духодувке» при скорости потока воздуха около 5 м/с. При этом опреде- ляли коэффициенты подъемной силы и сопротивления плоских пластинок различного удлинения и при различных углах атаки, сопротивление тел в виде призм, цилиндров с круглым и эллиптическим основанием, многогранников, шаров, продолговатых тел вращения; проводили опыты но определению поверхностного трения; сравнивали сопротивления тел приблизительно одной длины, но разной формы и продолговатости и т. д. Полученные данные были опубликованы в 1898 [37] и 1902 гг. [38], к со- жалению, только частично. К концу XIX в. в результате главным образом экспериментальных ис- следований пластинок различной формы было установлено влияние вог- нутости и удлинения на увеличение подъемной силы, были получены первые данные о целесообразности использования разрезных крыльев. Предпринимались попытки теоретически решить задачу о подъемной силе крыла (Д. К. Чернов, 1883—1893 гг.; Ф. Ланчестер, 1891 — 1894 гг.). К 80-90 годам относятся разработки конструкций и летные испытания первых самолетов: в России (А. Ф. Можайский, 1882 г.), в Англии (Г. Фил- липс, 1892 г.; X. Максим, 1898 г.), во Франции (К. Адер, 1897 г.). Крупнейший вклад в построение аэродинамики как науки внес Жуковский. Его первые работы, с которых ведет начало современ- ная аэродинамика, относятся к 1890—1898 гг. («К теории летания», 1890 г.; «О парении птиц», 1891 г.; «О наивыгоднейшем угле наклона аэропланов», 285
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники 1897 г.; «О крылатых пропеллерах», 1898 г. и др.). В этих работах Жуков- ский раскрывает и обсуждает целый комплекс вопросов, связанных с ре- шением задачи полета на аппаратах тяжелее воздуха. Он впервые высказы- вает гипотезу о связи подъемной силы с некоторым вихревым движением,, обусловленным вязкостью воздуха, ставит и решает плоскую задачу о возможности осуществления различных движений самолета в воздухе,, в том числе «мертвой петли», исследует вопрос о положении центра давле- ния аэродинамических сил и обращает внимание на важность изучения проблемы устойчивости самолета; рассматривает вопрос о тяге винта и дает' метод вычисления наивыгоднейшего угла атаки крыла. Н. Е. Жуковскому принадлежат и важнейшие достижения по экспе- риментальной аэродинамике. В 1890—1891 гг. он проводит эксперименты с пластинками, вращающимися в потоке воздуха, а также изучает закон изменения положения центра давления в зависимости от угла атаки. В 1902 г. под его руководством в Московском университете создается аэро- динамическая лаборатория, в которой была построена одна из первых в мире аэродинамических труб, отличающаяся равномерным потоком, и разработан прибор для испытаний самолетных винтов. В 1904 г. по идее и при непосредственном участии Жуковского был организован первый в России и один из первых в Европе Аэродинамический институт (пос.Ку- чино под Москвой), оборудованный новейшими по тому времени установка- ми и приборами. В 1905 и в 1909 гг. по инициативе ученого сооружаются новые аэродинамические трубы в Московском университете, а в 1910 г. он организует аэродинамическую лабораторию при Московском высшем техническом училище (МВТУ). Эти учреждения превратились в центры экспериментальных и теоретических исследований по аэродинамике, в результате проведения которых Россия вышла на одно из первых мест в мире в этой отрасли науки. Первое десятилетие XX в. характеризуется широким развитием экспе- риментальных исследований плоских и изогнутых пластинок в аэродина- мических трубах и использованием полученных результатов для определе- ния аэродинамических характеристик крыльев первых самолетов, совер- шивших успешные полеты. Создается ряд аэродинамических лабораторий и специализированных научных организаций на Западе: Аэродинамиче- ский институт в Риме (Г. ФинцииН. Сольдати), аэродинамическая лабора- тория при Национальной физической лаборатории в Англии (NPL); строится ряд аэродинамических труб в Германии, Канаде, США. Основное вни- мание при экспериментальных исследованиях и теоретических разработ- ках в этот период уделяется подъемной силе крыла. В Англии, Италии, Канаде, Франции и США преобладал эмпирический путь в определении аэродинамических характеристик крыла. Наоборот, в России и несколько позже в Германии основное внимание обращали на теоретическое решение вопроса, при котором эксперимент играл вспомогательную роль [271. В связи с полетами первых самолетов, изготовленных конструкторами преимущественно эмпирическим путем, методом проб и ошибок, перед на- укой возникла непосредственная задача выяснить причину происхожде- ния подъемной силы, создать теорию ее расчета. В своей основополагаю- щей работе «О присоединенных вихрях» (1906 г.) Жуковский открыл «ме- ханизм» возникновения подъемной силы и доказал знаменитую теорему («теорема Жуковского»), согласно которой величина этой силы равна про- 286
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники изведению плотности воздуха, циркуляции скорости потока вок- руг обтекаемого тела и скорости движения тела [39]. Жуковский показал возможность замены кры- ла при вычислении подъемной силы «присоединенным вихрем», создающим в окружающей среде такую же циркуляцию скорости, как крыло. Справедливость теоре- мы была экспериментально под- тверждена в 1905—1906 гг. в Ку- чинском институте при экспери- ментах с падающими в воздухе вращающимися продолговатыми пластинками (Н. Е. Жуковский. «О падении в воздухе легких про- долговатых тел, вращающихся око- ло своей продольной оси», 1906 г.). Теорема Жуковского о подъемной силе имела фундаментальное зна- чение в теории крыла и винта. С начала второго десятилетия XX в. в связи с необходимостью Сергей Алексеевич Чаплыгин решения конкретных задач, выдви- (1869__1942 гг ) гаемых авиацией, перед теорети- ческой и экспериментальной аэро- динамикой наиболее остро встали две основные проблемы: изучение влия- ния удлинения и формы крыла в плане на аэродинамические характери- стики крыла и исследование аэродинамических свойств профилей. Одно- временно практика самолетостроения требовала создания методов аэро- динамического расчета самолета и проектирования винтов. Отсутствие метода определения циркуляции скорости вокруг крыла затрудняло использование формулы Жуковского для практических расче- тов. Эту принципиально важную задачу решил ученик и последователь Жуковского С. А. Чаплыгин [40] и почти одновременно с ним В. Кутта 141]. Начиная с 1910 г. Чаплыгин проводит цикл работ по теории крыла. В статье «О давлении плоско-параллельного потока на преграждающие тела (к теории аэроплана)» (1910 г.) Чаплыгин сформулировал положение (постулат Чаплыгина — Жуковского»), согласно которому при безотрыв- ном обтекании профиля крыла потоком идеальной жидкости хвостовая точка профиля (точка заострения) является точкой схода потока с верхней и нижней поверхностей крыла. Этот постулат позволил вычислить цирку- ляцию скорости по замкнутому контуру, охватывающему профиль крыла, и тем самым определить подъемную силу по формуле Жуковского. В этой работе Чаплыгин изложил основы плоской задачи аэродинамики и дал формулы для расчета сил давления потока на различные профили крыла. Он впервые вывел общие формулы для силы и аэродинамического момен- та; указал на наличие значительного опрокидывающего момента, дейст- вующего на самолет, и вследствие этого опасность потери устойчивости; 287
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники показал, что при нулевом угле атаки подъемная сила изогнутой пластинки зависит от стрелы прогиба и не зависит от величины ее хорды. Общие фор- мулы для силы и момента, действующего на профиль, независимо от Чап- лыгина получил и Г. Блазиус [42] Таким образом были заложены основы аэродинамики крыла бесконеч- ного размаха. Почти одновременно с разработкой этой теории были пред- приняты исследования в теории крыла конечного размаха. Одной из пер- вых работ, в которой для построения течения около крыла использовалась вихревая схема, был трактат Ф. Ланчестера, опубликованный в 1907 г. [43]. В 1910 г. Чаплыгин предложил вихревую схему крыла, а в 1913 г. на основе замены крыла П-образным вихрем дал метод расчета индуктив- ного сопротивления крыла. Аналогичная идея была использована Л. Прандтлем, опубликовавшим теорию «несущей линии» [44], пригодную для расчета индуктивного сопротивления крыла достаточно большого удлинения. Ему же принадлежат важные для последующего развития аэродинамики результаты в теории пограничного слоя (1904 г.), в том чис- ле объяснение сопротивления формы при обтекании тела с отрывом по- граничного слоя от его поверхности [45]. В конце первого — начале второго десятилетия XX в. создаются но- вые аэродинамические лаборатории с усовершенствованными старыми и вновь разработанными аэродинамическими трубами при Национальной физической лаборатории в Теддингтоне, в Геттингене, при Московском тех- ническом училище, позднее в Петербургском Политехническом институте и Институте инженеров путей сообщения, в лаборатории Г. Эйфеля и А. Ра- то в Париже, Агротехническом институте в Сен-Сире и др. [27]. Для экспериментальных работ рассматриваемого периода характерен переход от испытаний пластинок к исследованию моделей крыльев с аэродинами- ческим профилем. Предпринимают попытки эмпирическим путем опреде- лить рациональные формы крыла и его профиля. В эти годы появились новые работы Жуковского, имеющие важное значение для самолетостроения: «О контурах поддерживающих поверх- ностей аэропланов» (1910 г.) и «Определение давления плоско-параллель- ного потока жидкости на контур, который в пределе переходит в отрезок прямой» (1911 г.). Ученый предложил ряд теоретических профилей крыльев и рулей (рули Жуковского, крылья типа инверсии параболы, крылья ти- па Антуанетт) и дал расчетные формулы для определения подъемной силы и линии ее действия для этих профилей. Профили, полученные инверсией параболы, были независимо исследованы Чаплыгиным, вследствие чего они названы профилями Жуковского — Чаплыгина. В 1910—1911 гг. ученики Жуковского Г. X. Сабинин и Б. Н. Юрьев развили теорию винта, предложенную Джевецким, и разработали методи- ку расчета, хорошо оправдавшуюся на практике. В период 1912—1918 гг. Жуковский выполнил серию работ по вихревой теории гребного винта [46], доведенной им и его учеником В. П. Ветчинкиным до практических приложений. Значение этой теории состоит в том, что едиными зависимос- тями охцачены все разновидности винтов: пропеллер, геликоптерный винт, лопасти турбин, ветряного двигателя и вентилятора. Непосредственно перед первой мировой войной и в военные годы Жу- ковский выполнил ряд работ, прямо отвечающих практическим задачам самолетостроения и авиации. Кроме введенного в 1912—1916 гг. в инже- 288
Глава IX. Начальный период развития авиационной техники верную практику аэродинамического расчета самолетов, использовавше- гося главным образом при конструировании тяжелых бомбардировщиков, Жуковский предложил расчет самолета на устойчивость и управляемость (1913—1916 гг.) [47], а также изложил (1916 г.) основы теории бомбоме- тания [48]. Огромную работу провел он по подготовке авиационных кад- ров: конструкторов самолетов и пилотов. При его непосредственном учас- тии был создан в 1918 г. Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), ставший впоследствии мировым центром исследований в области гидроаэромеханики. В рассматриваемый период в практику конструирования самолетов стали проникать методы подобия и моделирования. Теорема о механиче- ском подобии впервые сформулирована Ньютоном в 1687 г. и использована им для разработки ударной теории сопротивления. В 1883 г. О. Рей- нольдс установил для случая несжимаемой вязкой жидкости закон гидро- динамического подобия [49], согласно которому коэффициент сопротивле- ния тел зависит от параметра, названного в 1908 г. А. Зоммерфельдом чис- лом Рейнольдса. Основную теорему теории подобия и размерностей, так называемую л-теорему, использовали в экспериментальных работах Ку- чинского института, начиная с 1909 г. [50, с. 32]. Из результатов экспериментов, полученных в различных аэродинами- ческих лабораториях, следовало, что опытные данные для геометрических подобных моделей необходимо сравнивать при одних и тех же значениях числа Рейнольдса. Кроме того, переход от опытных данных для модели к натурным условиям также должен осуществляться при соблюдении по- добия по числу Рейнольдса. Последнее условие было особенно важно, так как при проектировании самолетов стали все шире пользоваться резуль- татами продувок моделей конструкций в целом и их элементов в аэродина- мических трубах (например, при создании гидросамолетов Д. П. Григо- ровича и тяжелого самолета В. А. Слесарева в России, аэродинамическом расчете Л. Прандтлем самолетов в Германии, проектировании самолетов Г. Эйфелем во Франции [51—53]). Особое значение для будущего развития аэродинамики имели работы С. А. Чаплыгина (1902 г.), а позднее О. Янцена (1913 г.) и Рэлея (1916 г.), в которых было обращено внимание на необходимость учета сжимаемости воздуха при определении его сопротивления движению тел при скоростях, близких к скорости звука. В работе «О газовых струях» [54]. опередившей свое время примерно на три десятилетия, Чаплыгин исследовал струйные течения газа при любых дозвуковых скоростях, внеся значительный вклад в новое направление механики сплошной среды — газовую динамику. Таким образом, в начале XX в. завершилось формирование аэродина- мики как самостоятельной науки. Значительная часть полученных в пер- вые два десятилетия результатов связана с деятельностью двух ведущих научных школ: московской школы Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина и геттингенской школы Л. Прандтля. Становление этой фундаментальной науки происходило под непосредственным воздействием практических задач, и прежде всего запросов авиации. На базе теоретической аэродина- мики возникла и соответствующая ей прикладная (техническая) аэроди- намика, занимающаяся решением конкретных инженерных задач по ра- счету летательных аппаратов тяжелее воздуха. 1? Заказ Л5 727 289
Глава X РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ 1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕЛЕГРАФНОЙ СВЯЗИ Изменения в технике телеграфии К началу рассматриваемого периода техника телеграфной связи совер- шенствовалась на основе созданных ранее систем электрических телегра- фов: мультипликаторных телеграфных аппаратов П. Л. Шиллинга, пи- шущего мультипликаторного аппарата К. А. Штейнгеля, пишущих элект- ромагнитных аппаратов Б. С. Якоби и С. Ф. Морзе. Вслед за пишущими было изобретено множество стрелочных аппаратов, действовавших по принципу принудительного синхронизма. Попытки применить этот прин- цип в буквопечатающем устройстве не имели успеха. Практически пригодное решение для разработки буквопечатающего аппарата нашел Д. Юз, положив в основу его работы принцип синхронно- синфазного движения механизмов передатчика и приемника (1855 г.). Аппараты Юза выдержали испытание временем и исчезли из эксплуатации только к концу первой трети текущего столетия. Таким образом, к началу рассматриваемого периода телеграфная аппа- ратура достигла такого уровня совершенства, который отвечал требова- ниям удобства работы и наилучшего использования дактилографических возможностей телеграфиста. Однако с ростом мирового телеграфного об- мена к этому времени уже возникли другие требования. Вначале быстрый рост телеграфного обмена компенсировался повышением мастерства те- леграфистов, совершенствованием телеграфной аппаратуры, рационали- зацией телеграфной службы. Но вскоре дальнейший рост телеграфного об- мена потребовал подвески дополнительных проводов. Огромный размер материальных затрат, которых требовала подвеска каждого лишнего провода на таких длинных магистралях, как, например, линия Петербург—Варшава (1200 км), заставил изобретателей напряжен- но искать средства более рационального использования уже имевшихся проводов пли, выражаясь современным языком, побудил их к разработке способов уплотнения телеграфных линий. Вместе с тем развитие телеграфии способствовало открытию и изуче- нию законов распространения тока в электрических цепях. По этому по- воду Дж. К. Максвелл в 1873 г. писал, что «важные приложения учения об электромагнетизме к телеграфии оказали воздействие на чистую науку, придав коммерческую ценность точным электрическим измерениям и пре- доставив электрикам возможность пользоваться аппаратами в таких мас- штабах, которые далеко превосходили масштабы любой обычной лабора- тории» [1]. Эксплуатация первых длинных телеграфных линий, и особенно мор- ских кабелей, позволила изучить и достаточно глубоко усвоить существо действительных процессов, протекавших в электрических цепях при те- леграфировании. Опыт эксплуатации телеграфов укрепил правильные 290
Глава X. Развитие электросвязи представления о распределении токов и напряжений в электрических цепях, открытые Омом и Кирхгофом. Когда же были проложены первые морские кабели, в полной мере стала ясна зависимость процесса телеграфирования от электрической емкости проводов. Эта зависимость оказалась настолько сильной, что даже по первым подводным кабелям телеграммы приходилось переда- вать в замедленном темпе. Для работы же по трансатлантическому кабелю протяженностью 3240 км, который удалось успешно проложить к 1866 г. (после четырех неудачных попыток на протяжении 1857—1865 гг.), существовавший пишущий аппарат оказался вообще не пригодным, так как его приемник мог реагировать на сигналы силой не менее 10 мА. Это препятствие было устранено В. Томсоном (Кельвином), соз- давшим в 1867 г. пишущий аппарат высокой чувствительности, известный под названием сифоп-рекордера, для надежной работы которого требовал- ся лишь входящий ток порядка 0,02 мА. По существу в сифон-рекордере Томсона (Кельвина) получила дальнейшее развитие идея телеграфного аппарата Шиллинга. Трудности, встретившиеся при первых попытках телеграфирования по длинным морским кабелям, побудили крупнейших физиков (Якоби, Ленца, Максвелла, Гельмгольца, Поггендорфа, Уитсто- на и др.) заняться изучением роли самоиндукции и емкости в переходных процессах, протекающих в электрических цепях при телеграфирова- нии. Открытые при этом закономерности показали, что воздушный те- леграфный провод допускал значительно более высокую скорость теле- графирования по сравнению с той, которая определялась производитель- ностью существовавших телеграфных аппаратов. Автоматическое телеграфирование Достигнутая к концу первого периода развития телеграфии про- изводительность телеграфных аппаратов была не далека от предела, пре- взойти который не могла бы рука даже наилучшим образом натренирован- ного телеграфиста. По данным современных дактилографических наблюдений, самый опыт- ный телеграфист в состоянии довести среднюю скорость передачи при дли- тельной работе только до 240—300 букв в минуту. Даже при кратковре- менной (в течение не более 3 мин) работе рекордсменов на международных соревнованиях скорость их передачи не превышает 600 букв в минуту. Эти обстоятельства породили пдею заменить ручную работу телегра- фиста по непосредственной передаче сигналов в линию. Многочисленные попытки осуществить эту идею свелись к разработке Двух типов передатчиков: 1) с механизмом для предварительного накопле- ния кодовых комбинаций, 2) с управлением не рукой телеграфиста, а за- ранее подготовленной им перфорированной лентой. Различные варианты передатчиков с механизмами для предваритель- ного накопления кодовых комбинаций предлагались еще в середине XIX столетия Сименсом, Поттсом, Клейншмидтом, Мурреем, Смитом, Эрхардом и десятками других изобретателей. По конструкции они были весьма раз- нообразны, но общий принцип этих устройств был единым и состоял в том, что набор телеграфистом кодовых комбинаций предварительно фик- сировался и сама передача уже осуществлялась специальным механизмом е постоянной скоростью, не зависившей от неравномерной работы телегра- 291 19*
Глава X. Развитие электросвязи Развитие передатчиков звуковых сигналов а — клавиша Шиллинга, 1832 г.; б — ключ Якоби, 1841 г.; в—передатчик Якоби (колесо Неефа), 1843 г.; г— передатчик Лаборда, 1860 г.; д—передатчик Рейса, 1861 г.; в—передатчик Морозова 4869 г.; ж — передатчик Грея—Белла, 1876 г.; з—электромагнитный передатчик Белла, 1876 г.; и — микрофон Юза, 1878 г. фиста. Подобные устройства могли накапливать не более 6—8 знаков. Предварительная подготовка перфорированной ленты повысила ско- рость телеграфной передачи, так как на нее уже не накладывались какие бы то ни было дактилографические ограничения. Поэтому в дальнейшем получила широкое применение и развитие именно эта система, а попытки ввести в эксплуатацию устройства с механическим накоплением кодовых комбинаций, в конце концов, прекратились. Первое практически пригодное устройство для телеграфирования с предварительной подготовкой перфорированной ленты по неравномерному коду было разработано Ч. Уитстоном в 1858 г. Однако изобретателю не удалось его сразу ввести в эксплуатацию. Существенно более сложным было создание приемного аппарата. Только после того как Уитстон создал специальный приемник (ресивер) с двухполюсным быстродействующим поляризованным электромагнитом, ему удалось довести всю систему в це- лом до пригодного для эксплуатации состояния и в 1867 г. впервые уста- новить ее для обслуживания действующей линии. В 60—70-х годах XIX в. на изобретение автоматического телеграфа Ч. Уитстон получил в Англии ряд патентов. Аппараты Уитстона позволяли регулировать скорость механизмов в очень широких пределах, и на первых порах производительность аппара- та ограничивалась исключительно характеристиками телеграфной линии. К началу XX в. наилучшие образцы аппарата Уитстона позволяли дово- дить его производительность до 1500 знаков в минуту, что соответствова- ло продвижению перфорированной лепты через трансмиттер со скоростью 36 м/мин. Однако быстродействующие аппараты отличались сложностью конст- рукции, затруднявшей эксплуатацию п требовавшей постоянного присут- ствия высококвалифицированных механиков. Быстродействие механиз- мов достигалось ценой их быстрого износа, вызывавшего необходимость их частого ремонта. Для эксплуатации быстродействующей аппаратуры 292
Глава X. Развитие электросвязи требовался многочисленный персонал. Например, главное управление почт и телеграфов в России расписанием, утвержденным в 1901 г., преду- сматривало для обслуживания штат, состоявший из 5—8 человек: одного аппаратчика (телеграфиста, управляющего аппаратом), двух перфоровщи- ков (т. е. лиц, набивавших на перфораторную ленту тексты телеграмм), одного копииста (т. е. лица, списывавшего текст принятой телеграммы в раскодированном виде) и одного журналиста (лица, ведущего аппарат- ный журнал). Если нагрузка превышала 80 двадцатисловных телеграмм в час, прибавлялся еще один перфоровщик и один копиист, а при дуплекс- ной работе — помощник к аппаратчику. Большие трудности, сопряженные с созданием буквопечатающей аппа- ратуры, работающей на принципе предварительной заготовки перфориро- ванной ленты, были преодолены изобретателями только в XX столетии. Известность получила английская система Крида, в которой был применен перфоратор с клавиатурой пишущей машинки, специальный передатчик, так называемый трансмиттер, ленточный рекордер для приема на перфо- рированную ленту и дешифратор, обеспечивавший воспроизведение бук- венного текста. Система Крида, основанная на применении неравномерного кода, бы- ла сложна в своей приемной части и впоследствии использовалась чаще не как буквопечатающая система, а с ондулятором на приеме, непосредствен- но записывавшим знаки неравномерного кода в виде волнистой линии. Разработка буквопечатающей аппаратуры с предварительной перфо- рацией ленты на основе равномерного пятизначного кода была впервые успешно осуществлена в 1912 г. фирмой «Сименс и Гальске», но широкого распространения эта система также не получила. Перечисленные выше быстродействующие телеграфные устройства в большинстве стран назвали автоматическим телеграфом, хотя в том виде автоматизация в телеграфии в современном понимании этого слова еще не была достигнута, так как ленту все равно перфорировали вручную. Весь смысл изобретения тогда заключался не в автоматизации работы, а в уплотнении телеграфной передачи с использованием передатчика, допус- кавшего высокую скорость телеграфирования. Появилась возможность обеспечить работу телеграфного канала с предельной нагрузкой, так как необходимое для этого число телеграфистов могло одновременно перфори- ровать телеграфную ленту. Лишь после изобретения Кридом ленточного рекордера, позволяв- шего на приеме получить точную копию оригинальной ленты трансмитте- ра, которая могла быть использована во втором трансмиттере для даль- нейшей передачи, появилась возможность автоматизированного (в подлин- ном смысле слова) переприема транзитных телеграмм. Но и эта возможность широко использована только в последнее вре- мя, а в рассматриваемый период более точный термин был принят в Гер- мании, где указанные устройства справедливо назвали машинным теле- графом. Многократное телеграфирование Наряду с разработкой машинных телеграфов многочисленные изоб- ретатели предпринимали и другие попытки увеличить производительность аппаратуры с целью эффективнее использовать телеграфный канал. Еще .293
Глава X. Развитие электросвязи в 1853 г. английский изобретатель Г. Фармер указал на то, что телегра- фист после передачи каждого сигнала делает паузу. Как бы мала ни была эта пауза, она всегда достаточна, чтобы в этот промежуток передать до- полнительно еще несколько сигналов. Основываясь на этих наблюдениях, Фармер предложил присоединить к одному проводу несколько передат- чиков, используя этот единственный провод для подачи телеграфной ин- формации от каждого передатчика по очереди при помощи специального устройства — распределителя. Первая серьезная попытка реализовать идею Фармера принадлежит английскому механику Д. Бернету. В I860 г. он впервые разработал спе- циальную клавиатуру для совместной работы передатчиков пятизначным равномерным кодом через общий распределитель [2J. В 1863 г. русский изобретатель В. Струбинский и в 1872 г. немецкий изобретатель Б. Майер разработали подобные системы аппаратов для не- равномерного кода. Эти изобретения способствовали дальнейшему разви- тию идеи, но практически еще не решали задачу, так как, основываясь на неравномерном коде, давали сравнительно небольшой выигрыш в уп- лотнении передачи, не оправдывавший сравнительную сложность аппа- ратуры. В 1872 г. французский механик Э. Бодо сделал попытку осуществить двукратную передачу, приспособив для этой цели аппараты Юза, но лишь убедился при этом, что аппараты импульсного кода в еще меньшей степе- ни, чем аппараты неравномерного кода, позволяют реализовать выгоды последовательного телеграфирования. Обобщив полученные им резуль- таты и опыт предшественников, Бодо положил в основу своей дальнейшей работы пятизначный код и в 1874 г. запатентовал первый практически пригодный двукратный аппарат, а в 1876 г.— пятикратный аппарат; в 1877 г. аппараты Бодо были официально введены во Франции, а затем получили широкое распространение в других странах. Производительность двукратного аппарата Бодо достигала 360 знаков в минуту. Производительность четырех- и шестикратных аппаратов, ко- торые строили впоследствии, соответственно была вдвое и втрое больше. Бодо посвятил телеграфии всю свою жизнь. Он не только сумел блес- тяще разрешить задачу последовательного многократного телеграфирова- ния, но и создал дешифраторы, печатающие устройства и распределители. Если Шиллинг ввел в телеграфию равномерный пятизначный код, а Гаусс показал его рациональность, то Бодо впервые полностью практиче- ски реализовал преимущества равномерного пятизначного кода. Наконец, Бодо нашел такие способы поддержания синхронизма между передатчиком одной станции и приемником другой, которые обеспечивали надежную работу буквопечатающих аппаратов на линиях значительной протяженности. Таким образом, работы Бодо составили важнейшее достижение теле- графии во второй половине XIX в. Признавая высокие заслуги Жана Мориса Эмиля Бодо, Международ- ный комитет по телеграфии в 1927 г. присвоил единице скорости телегра- фирования название бод [2]. В России аппараты Бодо были впервые установлены в 1904 г. для те- леграфной связи между Петербургом и Москвой. Однако сразу выясни- лось, что в русских условиях к этим аппаратам предъявляются дополни- 294
Глава X. Развитие электросвязи тельные требования. Так как в русском алфавите букв больше, чем в ла- тинском, невозможно было разместить их на одном только буквенном ре- гистре и менее употребительные щ, й, э, ъ, ё пришлось поместить на циф- ровом регистре. Получавшиеся пробелы при переходе посреди слова с од- ного регистра на другой нередко приводили к недопустимым искажениям смысла телеграммы. В 1908 г. механик Петербургского телеграфа А. П. Яковлев изобрел остроумное приспособление, устранившее этот не- достаток. Другое дополнительное требование было следствием значительной про- тяженности русских телеграфных линий. Аппарат Бодо мог работать на линии длиной не более 600 км. Этот недостаток был также устранен А. П. Яковлевым, разработавшим телеграфную трансляцию для аппара- тов Бодо, которая увеличила возможную дальность телеграфирования в четыре раза. Трансляция А. П. Яковлева была успешно испытана в 1915 г. на линии Петроград—Ростов. В последующие годы отечественные ученые внесли немало значитель- ных усовершенствований в аппарат Бодо, среди которых особенно важной была разработка системы Бодо-радио. Дуплексное телеграфирование Почти одновременно с изобретением последовательного многократного телеграфирования был разработан метод уплотнения телеграфного канала при помощи так называемого дуплексного телеграфирования. Первыми подали мысль о дуплексном телеграфировании чешский электрик Ф. Петржина и австрийский механик Ю. Гинтль, еще в 1853 г. предложившие уравновесить сопротивление телеграфного провода при помощи балансов. Это позволяло добиться такого режима в схеме двух станций, чтобы приемник каждой из них не реагировал на работу собст- венного передатчика, но всегда был готов к приему сигналов, поступающих ст другой станции. Аналогичные схемы были предложены в 1854 г. Сименсом и Фришеном и рядом других изобретателей. Идея дифференциальной схемы дуплексного телеграфирования сама по себе не вызывала сомнений. Однако первые же попытки ее осуществле- ния встретили затруднения. Оказалось, что обычный ключ передатчика пишущего телеграфа практически непригоден. В процессе телеграфирова- ния при переходе из положения покоя в рабочее и обратно оба контакта ключа на некоторое время оказывались разомкнутыми одновременно. В это так называемое переходное время дифференциальная схема оказывалась нарушенной. Помимо этого, чисто технического препятствия, обнаружились и экс- плуатационные затруднения. При обычном телеграфировании персонал телеграфных станций все служебные справки, пояснения и переговоры при необходимости мог осуществлять немедленно, прерывая передачу очеред- ной телеграммы. Значение такой возможности можно понять, если учесть относительно невысокий уровень мастерства телеграфистов того времени. Известный русский математик 3. Я. Слонимский первый сумел раз- работать в 50-х годах XIX в. систему встречного телеграфирования (квад- руплексная система), исключавшую указанные выше затруднения [3]. 295
Глава X. Развитие электросвязи В 1871 г. американский инженер Д. Стирнс впервые ввел в эксплуата- цию упрощенную дифференциальную схему дуплексного телеграфирова- ния. Чтобы избежать применения специального телеграфного ключа, Стирнс ввел в цепь обычного телеграфного ключа вспомогательное реле с переходными контактами. Идея квадруплексного телеграфирования была практически реализова- на только в 1874 г. известным американским изобретателем Т. А. Эди- соном, который совместно с инженером Джорджем Прескоттом разрабо- тал так называемую мостовую схему, действие которой основывалось на закономерностях известного моста Уитстона [4]. К концу 70-х годов квадруплексное, дуплексное и диплексное теле- графирование широко распространилось во всех странах, особенно в Анг- лии и США. Таким образом, во второй половине XIX столетия в связи с интенсив- ным строительством телеграфных линий значительной протяженности назрела насущная задача повысить эффективность использования теле- графных проводов. В соответствии с уровнем научно-технических знаний и производственной технологии разработка методов уплотнения телеграф- ного канала пошла по трем самостоятельным направлениям и привела к изобретению и практическому применению машинного, многократного последовательного и дуплексного телеграфирования. Несмотря на замечательные успехи телеграфии, этот вид связи не всег- да мог удовлетворить нуждавшихся в нем. В первую очередь не устраивал он морской флот, который со времен великих географических открытий был первым претендентом на новые средства связи. Потребовалась система беспроволочной связи. Развитие идеи частотного телеграфирования Из всех технических идей, направленных на повышение степени ис- пользования дорогостоящей телеграфной линии, самой важной была идея телеграфирования токами разной частоты. Пути ее осуществления оказа- лись весьма сложными, но ее развитие принесло результаты, значение ко- торых вышло далеко за пределы телеграфии или даже вообще техники связи. Первые предпосылки для возникновения идеи частотного телеграфи- рования появились очень давно. Еще в 1837 г. американский инженер Ч. Пейдж заметил, что включения и выключения тока, протекающего через соленоид, подвешенный между полюсами подковообразного магни- та, вызывают звук. В последующем это явление изучали многие физики, в том числе О. Де ла Рив и Г. Вертгейм, показавшие в 1849 г., что замы- кания и размыкания цепи обмотки электромагнита вызывают продольные колебания его сердечника. Применяя в качестве сердечника электромаг- нита мягкое железо, они установили, что тон получаемых при этом звуков строго зависит от частоты замыканий и размыканий электрической цепи. В ближайшие годы было создано множество конструкций так называе- мых вибраторов (зуммеров), представлявших собой электромагнит, якорь которого, приходя в колебание, автоматически замыкал и размыкал электрическую цепь его обмотки. В 1852 г. чешский физик Ф. Петржина использовал усовершенствованный им вибратор в качестве телеграфного 296
Глава X. Развитие электросвязи приемника. В разработанной им системе звукового телеграфирования пе- редаваемые буквы обозначались комбинациями коротких и длинных зву- ковых сигналов. Все эти открытия и изобретения подготовили почву для развития идеи одновременной передачи нескольких телеграмм по одному и тому же про- воду токами разной частоты. Первая попытка осуществить эту идею при- надлежит французскому учителю физики Э. Лаборду, доложившему о своем изобретении в 1860 г. Парижской Академии наук [5]. Передатчик в устройстве Лаборда состоял из металлической пластин- ки, один конец которой был зажат, а к другому концу припаян медный стерженек. При колебаниях пластинки этот стерженек опускался в ча- шечку с ртутью, замыкая телеграфную цепь. Электромагнит приемника имел якорь, представлявший полное подобие металлической пластинки, передатчика, а следовательно, обладал одинаковой с ней собственной час- тотой колебаний. Основываясь на явлении резонанса, Лаборд включал в общий телеграфный провод несколько пар описанных устройств, стре- мясь добиться независимого действия каждой пары, т. е. избирательности; работы каждого приемника в отношении действующего в паре с ним пере- датчика. Значительный шаг вперед в развитии частотного телеграфирования был сделан профессором Харьковского университета Ю. И. Морозовым, кото- рый впервые отказался от сигнализации прерывистым током. В 1869 г. он разработал передатчик, представлявший собой стеклянный сосуд, на- полненный токопроводящей жидкостью с двумя опущенными в нее элект- родами. Один из электродов был неподвижным, другой изготовлен в виде- металлической пластинки с жестко укрепленным концом. При колебаниях металлической пластинки электрическое сопротивление между ней и не- подвижным электродом изменялось по синусоидальному закону и соответ- ственно менялся ток в цепи. Частота этого тока соответствовала частоте- собственных колебаний металлической пластинки. Передатчик Морозова; представлял собой прообраз микрофона Е Изобретение жидкостного микрофона положило начало целой серии опытов над «гармоническим» телеграфом и в конечном счете привело к открытию действительной возможности передачи человеческой речи. Полное же практическое осуществление идея частотного телеграфиро- вания получила лишь с развитием радиоэлектроники. 2. РАЗВИТИЕ ТЕЛЕФОНИИ Предыстория Термин «телефон» появился раньше возникновения практической те- лефонии. Еще в'1795 г. содержатель одного из петербургских пансионов X. Вольке демонстрировал в Гатчине екатерининскому двору «телефонное- искусство» — проект акустической связи по трубам между Петербургом и Кронштадтом. Во Франции в 1828 г. В. Судр предложил механическое устройство для передачи звуков на расстояние, которое назвал «телефо- 1 ЦГИАЛ, ф. 289, д. 2830 (датировано 1869 г.). 297
Глава X. Развитие электросвязи ниумом», а Ч. Уитстон в Англии в 1831 г.—«телефоном». В Герма- нии Е. Ромерсгаузен в 1838 г. на- звал «телефоном» устройство для связи, при помощи которого пред- лагал воспользоваться способно- стью железнодорожных рельсов далеко проводить звук [6—8]. В сущности перечисленные предложения представляли собой попытки превратить в практически пригодное средство связи так на- зываемый «шнурковый телефон» — детскую игрушку, изобретенную Р. Гуком еще в 1667 г. [9]. Затем внимание ученых было обращено на акустические индика- торы электрических сигналов,чему сопутствовало появление электри- ческого телеграфа. В 1832 г. П. Л. Шиллинг демонстрировал изобретенное им для электромаг- нитного телеграфа вызывное устройство, представлявшее сое- динение специального мультипли- f2S34:_1874 гг.) каторасо звонком и часовым меха- низмом. В пишущем телеграфе, установленном Б. С. Якоби в 1841 г. в Петербурге для связи между Зимним дворцом и Главным штабом, уже была предусмотрена возможность акустического приема не только одного лишь вызывного сигнала, но и самой телеграммы 2. С этой целью сигналы принимались одновременно пишущим электромагнитом и звонком, что обес- печивало возможность записи телеграммы и приема ее на слух. Исполь- зовав указанный принцип, Якоби разработал также звонковый телеграф, предназначавшийся для приема сигналов только на слух [10, с. 117— 118]. Таким образом, звонок был ранним акустическим индикатором элект- рических сигналов. Однако по мере совершенствования конструкции пере- датчиков и мастерства телеграфистов росла скорость телеграфирования. Поэтому в дальнейшем для акустического приема телеграфных сигналов потребовался прибор менее инертный, чем звонок. Такой прибор возник после открытия американского физика Ч. Г. Пейджа, который в 1837 г. обнаружил явление, названное им «гальванической музыкой»: в электри- ческой цепи, состоявшей из камертона, электромагнита и гальванических элементов, при колебаниях камертона, размыкавших и замыкавших цепь, электромагнит издавал поющий звук [11]. Б. С. Якоби воспользовался открытием Ч. Г. Пейджа и в 1843 г. скон- струировал устройство для телеграфирования звуками, которое назвал а Архив Академии наук СССР, ф. 187, on. 1, д. 77, л. 22. 298
Глава X. Развитие электросвязи «шепчущим телеграфом». В качестве передатчика Якоби применил видоиз- мененное им «колесо Неефа» — прерыватель электрического тока, исполь- зовавшийся в медицинских опытах; для приема сигналов служил соле- ноид, в котором находился свободно подвешенный стержень из мягкого железа. Передатчик в исполнении Якоби состоял из медного диска, по окружности которого было прикреплено сто пластинок из слоновой кости. Вращение диска с помощью рукоятки прерывало цепь в контакте щетки, лежавшей на диске. Так как скорость вращения диска достигала четырех оборотов в секунду, частота прерываний доходила до 400 Гц. что обеспе- чивало лишь невысокое звучание («шепот») приемника. Сравнивая «шепчущий» и «звонковый» телеграфы, Якоби писал: «Этого рода слуховые звуки, кроме легкости их производства, имеют еще то пре- имущество перед знаками, что могут быстрее повторяться; по желанию производиться в более медленном темпе; и, наконец, даже слагаться в ме- лодии, правда монотонные и несколько искаженные...» [12]. Это наблюдение Якоби было подкреплено физиками О. Де ла Ривом [13] и Г. Вертгеймом, показавшими в 1849 г., что тон получаемых в прием- ном магните звуков зависит от частоты замыканий и размыканий элект- рической цепи. Развитие электрического телеграфа сопровождалось изобретением и усовершенствованием акустического вызывного прибора. Первые элект- рические звонки снабжались часовым механизмом, приводившимся в ра- бочее состояние от мультипликатора (в телеграфах Шиллинга) или от электромагнита (в телеграфах Якоби). Часовые механизмы усложняли и удорожали вызывные устройства, требовали частого ремонта. Поэтому изобретение Нефом электрического самопрерывателя (названного им «реотомом») сразу привлекло внимание и было использовано в вызывных устройствах телеграфных аппаратов, выпускавшихся В. Сименсом уже с 1847 г. [14]. Принцип действия электрического самопрерывателя до сего времени используют в квартирных звонках. О. Де ла Рив изменял длину якоря и тем самым добивался изменения частоты прерываний тока, т. е. высоты звучания прерывателя. Фроман, а затем Петржина предложили более универсальный способ, регулируя размах колебаний пластинки винтом, который они ставили на место контакта [15]. А1еханик парижского телеграфа Ш. Бурсель в 1854 г. первый попытал- ся описать способ использования указанных открытий для передачи чело- веческой речи [16]. Французский академик Т. А. дю Монсель считал, что Ш. Бурсель предложил в своем описании устройство, сходное с тем, кото- рое позднее в 1861 г. осуществил немецкий физик Ф. Рейс [17]. Однако именно работы Ф. Рейса положили начало практическому осуществлению идеи телефонирования. Изобретение телефона Еще в студенческие годы (с 1853 г.) Ф. Рейса заинтересовала задача передачи и воспроизведения звуков при помощи гальванического тока. Готовясь стать преподавателем физики, он познакомился с исследования- ми Вертгейма, но в собственных работах пошел по новому пути, пытаясь воспроизвести процессы, происходящие в органах слуха человека. 299
Глава X. Развитие электросвязи К 1860 г. он сконструировал до де- сятка различных устройств и в кон- це концов создал «искусственное ухо» — модель ушной раковины из дуба, вход в нее закрыл эла- стичной мембраной, разместил на ней молоточек с наковальней из платиновой пластинки и соединил это устройство с источником тока и электромагнитным приемником. В 1860 г, он упростил это устрой- ство, сведя его к передатчику, представлявшему собой ящик с от- верстием, обтянутым перепонкой, к поверхности которой была при- креплена ленточка электропровод- ной фольги. В центре перепонки над концом ленточки располагался контакт. При воздействии звука на перепонку контакт замыкал цепь с частотой воздействующего звука. В качестве приемника изобрета- тель использовал соленоид с сер- дечником, жестко укрепленным с обоих концов [18]. В последующие годы Ф. Рейс неоднократно демонстрировал свое изобретение у себя на родине. Особый интерес представляет де- монстрация телефонного устрой- ства в России в 1865 г. Д. Юз вспоминал об этой демонстрации в Пе- тербурге в следующих словах: «Поскольку я желал продемонстриро- вать... не только мой собственный телеграфный аппарат, но и пос- леднюю новинку в этой области, профессор Филипп Рейс из Фридрих- сдорфа прислал мне свой новый телефон в Россию, и таким образом я был в состоянии совершенно ясно передавать и принимать музыкальные зву- ки, а также несколько произнесенных слов. Передача этих слов была, однако, крайне ненадежной, так как временами слово могло быть пере- дано очень ясно, а затем вдруг без видимых причин передача совершенно прекращалась. Этот прекрасный инструмент был основан на верной тео- рии телефонирования, и он имел все необходимые элементы, чтобы им можно было практически пользоваться» [18]. Знаменательно, что Д. Юз дал приведенную положительную характеристику устройству Ф. Рейса тридцать лет спустя после указанной демонстрации, т. е. в то время, когда телефонные устройства уже достаточно долго практически использова- лись, а он сам, как будет изложено в дальнейшем, сделал важнейшее для прогресса телефонной техники открытие. Работы Г. Гельмгольца прояснили причины ненадежной работы уст- ройства Ф. Рейса [19]. Г. Гельмгольц показал, что для успешного вос- произведения звука имеет значение не только его частота, но и тембр. Стало 300
Глава X. Развитие электросвязи ясно, что в моменты полного прерывания цепи в контакте устройства ф. Рейса искажался тембр звучания. Особенно интенсивно экспериментировали с «гармоническим телегра- фом» американские ученые. В США бурно развивалась телеграфная связь, а относительно большая протяженность телеграфных линий (сравнитель- но с западноевропейскими) придавала большую остроту проблеме уплот- нения американских линий связи. Телеграфная компания «Вестерн Юнион» обещала огромнейшее воз- награждение лицу, которое сумеет разрешить практически проблему мно- гократного частотного телеграфирования. Первым обнаружил способность гармонического телеграфа воспроиз- водить переданные звуки с сохранением тембра американский физик Илайша Грей. О своем открытии он сообщил в печати в августе 1874 г., но закончил разработку изобретения и подал патентную заявку лишь пол- тора года спустя, 14 февраля 1876г., назвав изобретение «Устройством для передачи и приема вокальных звуков телеграфным способом». Однако, как указывалось, в том же направлении экспериментировало много изобретателей, и неудивительно, что в этот же день и даже на один час ранее И. Грея представил в патентное бюро аналогичную заявку А. Г. Белл, также объявивший, что «создал телеграф, при помощи которого можно передавать человеческую речь». Ранее А. Г. Беллу стало известно об огромной награде, обещанной «Вестерн Юнион» за изобретение частот- ного телеграфирования, и он все свободное время стал отдавать «музы- кальному телеграфу». В июне 1875 г., экспериментируя, А. Г. Белл подобно И. Грею (но почти на год позднее) совершенно случайно из-за оп- лошности своего ассистента А. Ватсона обнаружил, что приемник вос- производит звуки речи. Оказалось, что А. Ватсон исправлял приемный электромагнит, подключенный к другому приемному электромагниту, находившемуся в соседней комнате, в которой сидел А. Белл. Таким об- разом, в отличие от И. Грея, предложившего для телефонирования уст- ройство, состоявшее из жидкостного микрофона (передатчик) и приемного электромагнита. А. Белл, обнаруживший, что электромагнит с легким якорем может служить и передатчиком, первоначально предложил си- стему. состоявшую из двух электромагнитов [201. 7 марта 1876 г. А. Г. Белл получил долгожданный патент. Однако он вскоре убедился, что звуки в приемнике еле слышны и, работая с пред- ложенной в патенте схемой, добиться их усиления невозможно. К тому же первое исполнение этой схемы было весьма грубым. Фирма «Вестерн Юнион», которой А. Г. Белл предложил за 100 тыс. долл, продать свое изобретение, от такого приобретения отказалась из-за его несовершенства и пригласила И. Грея и Т. А. Эдисона для разработки практически при- годных телефонных устройств, создав в 1879 г. дочернюю фирму «Амери- кен Спикинг Телефон компани». В ответ А. Г. Белл организовал собственную фирму «Нью Ингленд Телефон компани», впоследствии преобразованную в «Белл Телефон компани». К работе в созданной им фирме он привлек немецкого имми- гранта Э. Берлинера и бостонского профессора Блейка. Годом ранее в мае 1878 г. Д. Юз доложил Лондонской королевской ака- демии, членом которой он состоял, об открытии им микрофонного эф- фекта, который состоял в следующем. Исследуя плохие электрические 301
Глава X. Развитие электросвязи Телефон А. Г. Белла (80-е годы XIX в.) контакты при помощи телефо- на, Д. Юз обнаружил, что ко- лебания плохого контакта про- слушиваются в телефоне. Испро- бовав контакты, изготовленные из различных материалов, Юз убедился, что эффект проявляет- ся с наибольшей силой при ис- пользовании контактов из прес- сованного древесного угля. Основываясь на этих резуль- татах. Юз сконструировал в 1877 г. телефонный передатчик, названный им микрофоном 3. Прибор Юза состоял из уголь- ной палочки, свободно встав- ленной в углубления угольных колодок. Это устройство при включении в телефонную цепь действовало подобно жидкостному передатчику Морозова: контактное со- противление в точках касания палочки с колодками изменялось в соот- ветствии со звуковыми колебаниями, вызывая соответствующие гармони- ческие колебания в цепи телефона. Таким образом, был найден более портативный, чем жидкостный, и более чувствительный, чем электромагнитный, передатчик звуков, и изо- бретатели принялись интенсивно работать над созданием конструкции палочкового микрофона, удобной для практического использования. Сам же Юз, не считая свое открытие изобретением, даже не взял патента на свое устройство, чем способствовал впоследствии предъявлению необос- нованных претензий со стороны других изобретателей. Тем не менее телефонные устройства не только были еще очень далеки от совершенства, но оказались непригодными для повседневной эксплуа- тации, так как требовали почти непрерывной регулировки. Известный изобретатель, много сделавший впоследствии для усовер- шенствования микрофона, Э. Берлинер, вспоминая положение дел в ком- пании Белла, писал об этом времени следующее: «Состояние передатчика Блейка, когда я взялся за него, было печально, так как они (т. е. компа- ния Белла.— Авт.) не могли сделать десяток передатчиков достаточно идентичными и когда их к вечеру регулировали, то уже па следующее утро они оказывались разрегулированными. Вместе с тем качество пере- дачи нельзя было назвать иначе как «Ьооту» 4 и перед передатчиком требо- валось говорить с величайшей осторожностью, чтобы эта речь хоть как- либо была понята на приемном конце». Для эксплуатации надо было иметь постоянно опытного человека с приборами для регулировки, чтобы сде- лать коммерческий разговор вообще возможным. Поэтому в течение 1879 г. 3 Термин «микрофон» был впервые применен английским физиком Ч. Уитстоном К изготовленному им в 1818 г. чувствительному прибору для исследования слабых звуков. * Здесь Берлинер употребляет английское слово «Ьооту» как термин «сильный гул», «сильный шум». 302
Глава X. Развитие электросвязи продолжали использоваться электромагнитные передатчики в виде огром- ных ящиков, привинчиваемых к стене °. В усовершенствовании телефонной аппаратуры приняли участие сотни ученых и изобретателей. Наиболее известными стали работы Т. А. Эди- сона, Ф. ван Риссельберге, Э. Берлинера, Ф. Блейка, А. Е. Долбера, Т. Пушкаша, К. Адера и других. По значительности сделанного вклада в становление телефонной тех- ники первым среди изобретателей следует несомненно назвать П. М. Го- лубицкого. Первую патентную заявку он сделал в 1881 г. на телефон- фонограф — аппарат, позволивший не только вести телефонные разгово- ры, но и записывать их механическим способом (французский патент № 145584). В 1882 г. П. М. Голубицкий получил в России по заявке от 12 августа 1882 г. привилегию (№ 15) и в Германии патент (№ 22634) на предложенные им двух- и четырехполюсные телефоны, показавшие пре- имущества перед применявшимися однополюсными телефонами. Изобре- татель разработал первую конструкцию микрофона с угольным порошком. На это изобретение ему был выдан в 1883 г. во Франции патент (№ 155643), в России в 1897 г. привилегия (№ 33) по заявке от 14 января 1885 г. П. М. Голубицкий создал наиболее совершенную для того времени схе- му и конструкцию телефонного аппарата, главная идея которого — изме- нение коммутации цепей в зависимости от положения телефонной трубки— получила в дальнейшем развитие и, как известно, лежит в основе совре- менных универсальных аппаратов (привилегия № 15, выданная в 1887 г., по заявке от 12 августа 1882 г.). П. М. Голубицкий работал над внедрением телефонной связи в про- мышленность и транспорт [21]. Решающее влияние на последующее развитие телефонных сетей ока- зала предложенная им телефонная станция с центральной батареей. Уже в 1886 г. О. Д. Хвольсон сообщал «об изобретенной Голубицким: системе микротелефонного сообщения с батареями, сосредоточенными в центральном бюро, которыми и пользуются абоненты, не имеющие у себя гальванических элементов, как для сигналов, так и для разговора» [22]. Система питания абонентских аппаратов от центральной батареи, впервые разработанная П. М. Голубицким, не только облегчила обслу- живание телефонных сетей, но. что еще важнее, открыла возможность устройства центральных телефонных станций с десятками тысяч абонент- ских точек. В дальнейшем система центральной батареи явилась необхо- димой предпосылкой для автоматизации работы телефонных станций (АТС). Многочисленные работы других русских изобретателей касались главным образом усовершенствования телефонных аппаратов и разработ- ки телефонных устройств специального назначения. Известны заслуги в создании угольного микрофона Г. Махальского. Военный инженер подполковник В. Б. Якоби (сын академика Б. С. Якоби) в 1881 г. разработал миниатюрный телефонный аппарат «телекаль», предназначенный для военно-полевой связи. Изобретения ь По данным «Почтово-телеграфного ежегодника» за 1899 г., издававшегося в России, электромагнитный телефон Белла весил 19 фунтов (около полпуда, т. е. около 8 кг)- 303
Глава X. Развитие электросвязи профессора Львовского университета Ю. Охоровича позволили впервые осуществить в 80-х годах громкую передачу концертов, явившуюся пред- шественницей проводного вещания. Известный русский врач Р. Р. Вреден в 1880 г. изобрел ряд специальных электроакустических приборов. Мор- ской офицер-электрик Е. В. Колбасьев в 80-х годах создал корабельный и подводный телефоны. Оригинальные микрофоны и телефоны, удовлетворявшие различным специальным требованиям, были созданы А. А. Столповским (1884 г.), Ф. И. Балюкевичем (1892 г.), В. М. Нагорским (1898 г.). Значительными были также успехи русских специалистов в решении задачи организации дальней телефонной связи. Первые в России опыты телефонной связи на значительные расстояния были предприняты воен- ными. В 1878 г. В. Б. Якоби установил телефонную связь между остро- вами Трапезундского пролива на расстоянии более 7 км, а затем по воз- душной линии военного телеграфа на расстоянии около 30 км. Военный инженер Г. Г. Игнатьев в 1878 г. предпринял опыты одновременного телефонирования и телеграфирования по одной линии. 29 марта 1880 г. он впервые продемонстрировал свое изобретение в Киевском университе- те, затем его использовали в русской армии. Оригинальные работы в области одновременного телефонирования и телеграфирования, ставшие известными и за границей, были осуществ- лены инженером Е. И. Гвоздевым в 1888—1889 г. Связь действовала на расстоянии 295 км. Труды Г. Г. Игнатьева и Е. И. Гвоздева легли в основу практического осуществления частотного уплотнения линии связи. Важным событием в истории становления телефонии в России было строительство магистрали Петербург—Москва, начатое в 1898 г. под ру- ководством инженера А. А. Новицкого. В то время телефонных линий такой протяженности в Европе не существовало. Технический проект, разработанный русскими специалистами, во многих отношениях был весь- ма оригинален. Результаты работ по проектированию магистрали были обобщены профессором П. Д, Войнаровским, который стал автором пер- вого опубликованного «Теоретического и практического руководства по телефонии». К концу прошлого столетия период становления телефонии завершил- ся. Быстро росла городская телефонная сеть, решались задачи автомати- зации телефонных соединений. Развитие систем телефонной коммутации Для обеспечения передачи речи между определенными абонентами наряду с телефонными аппаратами (устройствами ввода и вывода речи) и телефонными линиями и каналами (обеспечивающими передачу речи на расстояние) необходимо коммутационное оборудование, обеспечиваю- щее соединение между соответствующими телефонными аппаратами. Развитие коммутационных устройств началось сразу после появления первых телефонов и шло параллельно с развитием устройств передачи. В первые годы использовали ручные телефонные коммутаторы. На- чиная с 1877 г. в Америке широко применяют ручной ламельный комму- татор венгерского изобретателя Т. Пушкаша. Несколько позже амери- 304
Глава X. Развитие электросвязи канская фирма Белла начинает выпускать также ламельные коммутаторы (коммутаторные доски системы Гилиланда) на 50—90 линий, которыми, в частности, были оборудованы первые телефонные станции в Петербурге, Москве, Одессе и Риге (1882 г.). В конце восьмидесятых годов ламельные коммутаторы начинают уступать место более совершенным и удобным шнуровым коммутаторам с многократным полем емкостью в несколько сот линий. Для вызова телефонистки сначала применяли устанавливае- мые у абонента батареи электрических элементов, а позднее — индукто- ры, создающие переменный ток при вращении ручки. Для подачи сигнала вызова абоненту использовали звонки постоянного, а позже — перемен- ного тока, сохранившиеся до настоящего времени. Микрофоны в аппара- тах абонентов также питались от местной батареи, что и дало название всей системе —МБ. Коммутаторы такого типа, сначала с однопроводны- ми, а позже с двухпроводными линиями, выпускавшиеся в США, Швеции, Бельгии, России и многих других странах, просуществовали до 50-х годов XX в. Дальнейшим развитием систем ручных коммутаторов стал переход к центральной батарее (ЦБ) — обеспечению питания всех абонентов с центральной телефонной станции. При этом упростился и способ вызова телефонистки: при простом снятии микротелефонной трубки с рычага аппарата замыкалась цепь постоянного тока от ЦБ и на коммутаторе появлялся вызывной сигнал. Конструкцию шнурового коммутатора ЦБ, просуществовавшего почти 70 лет, запатентовал в 1887 г. русский инже- нер П. М. Голубицкий [23]. Усовершенствование телефонных аппаратов и применение коммутаторов ЦБ позволило резко уменьшить абонентную плату в, а это, в свою очередь, повысило спрос на телефоны. Если к нача- лу XX в. в крупнейших столичных городах насчитывалось не более не- скольких тысяч абонентов, то к концу первого десятилетия емкости мно- гих городских телефонных сетей исчислялись уже десятками тысяч [24]. Увеличение емкости телефонных сетей шло двумя путями. С одной стороны, создавали несколько станций, что усложняло процесс установ- ления соединений, а с другой — укрупняли многократное поле комму- таторов. Дальнейшее увеличение емкости телефонной станции было достигнуто применением распределительной системы, в которой «немая» телефонист- ка соединяла вызывающего абонента со шнуром «говорящей» телефонист- ки, спрашивающей и устанавливающей соединение с нужной линией. При этоат с поля коммутатора основной телефонистки убирались гнезда местных линий и она оперировала только одним шнуром со штепселем. Это позволило при диаметре гнезд (штепселей) 3,5 мм разместить на мно- гократном поле 60 тысяч гнезд, как это было сделано на центральной московской телефонной станции, построенной фирмой Л. М. Эриксон и введенной в эксплуатацию в 1904 г. (первая подобная станция была по- строена в Стокгольме в 1900 г.). В Петербурге в 1905 г. была пущена станция на 80 тысяч номеров, состоящая из двух групп по 40 тысяч, и вы- бор группы (А или Б) осуществлял абонент, нажимавший одну из двух 6 В результате проведенной в 1900—1902 гг. модернизации оборудования городских телефонных сетей в самых крупных городах России (Петербург, Москва, Одесса и др.) абонентная плата была снижена примерно в 5 раз (с 250 до 48—79 руб. в год). 20 Заказ М 727 305
Глава X. Развитие электросвязи специальных кнопок на аппарате. Для ручных станций это оказалось пределом. Попытки создать автоматические системы коммутации начались сра- зу же после изобретения телефона, однако практическое их внедрение началось только в XX в. Конец XIX в. ушел на поиск основных принци- пов автоматизации и создания технических решений осуществления пе- реключения, выбора конструкции контактов, способов приведения иска- телей в движение и управления ими, а также группообразовання. Уже в 1879 г. изобретатели М. Д. и Т. Э. Кеннеди и Т. И. Мак-Тай в США запатентовали шаговый искатель с электромагнитным приводом с одним круговым движением щеток. В 1883 г. Т. Э. Кеннеди создает искатель с прямолинейным движением щетки за счет груза. Импульсы тока шли из аппарата абонента. В 1887 г. русский изобретатель К. А. Мосцицкий создает «самодейст- вующий центральный коммутатор» на реле с питанием из аппаратов або- нентов и индукторным вызовом [25]. В 1889 г. А. Б. Строуджер патентует искатель на 1000 линий с подъ- емно-вращательным движением щеток, управляемый из аппарата або- нента по пяти проводам. В 1892 г. он вводит токораспределитель, сокращая число проводов от аппарата до одного (обратным проводом служила зем- ля), а в 1895 г., после того как были созданы принципы группообразова- ния, создает конструкцию декадно-шагового искателя на 100 линий, ставшего основой шаговой системы АТС Строуджера, просуществовав- шей до середины XX в. [26, с. 10—12]. В 1893 г. русские изобретатели М. Ф. Фрейденберг и С. М. Берди- чевский-Апостолов в Одессе предлагают «телефонный самосоединитель» — искатель с двумя прямолинейными движениями щеток, управляемый им- пульсами, идущими от пульс-схемы из аппарата абонента, причем число шагов отмечается цифрами на аппарате. Модель такой станции на 250 номеров с четырьмя аппаратами, изготовленная в мастерской Новорос- сийского университета в Одессе под руководством механика И. А. Тим- ченко, демонстрировалась в Одессе, Петербурге, Вене и Париже, где си- стема и была запатентована [27, с. 55—60; 28, с. 74—80]. В 1895 г. М. Ф. Фрейденберг, совершенствуя свою систему, изобре- тает один из важнейших узлов современных АТС — предыскатель, позво- ливший во много раз сократить число искателей на станции. В своей за- явке он пишет: «Если взять, например, систему на 10 000 абонентов, то почти невероятно, что более 1000 из них будут вести разговор одновре- менно. Поэтому вполне достаточно предоставить возможность вести од- новременные разговоры пятистам парам абонентов, в то время как при прежних системах могли говорить 5000 пар абонентов». И он пишет: «...вместо того, чтобы применять контактную площадку (так тогда назы- вали искатель) для каждого абонента, я предлагаю применить меньшее число этих площадок и устройства, позволяющие любому абоненту ис- пользовать каждую площадку, если только она не занята...» [28, с. 76]. Предыскатель М. Ф. Фрейденберга запускался при поступлении от або- нента импульса тока, включающего электродвигатель, приводящий в прямолинейное движение каретку со щеткой. Контакт замыкался, доходя до выхода к свободному искателю, автоматически выключался двигатель, а занятый выход механически блокировался после нажатия на подвижной 306
Глава X. Развитие электросвязи поперечный брус, проходящий под всеми предыскателями. Так впервые было реализовано свободное искание и применен предыскатель. Фирма А. Б. Строуджера использовала свободное искание лишь в 1897 г. При дальнейших работах по совершенствованию систем АТС М. Ф. Фрейденберг в 1896 г. создает и патентует искатель машинного типа [28] с общим полем, приводимый в движение не индивидуальным электродвигателем, как предыскатель, а подключением к непрерывно вращающемуся валу. Запуск осуществлялся из аппарата абонента, и по- сылаемые из искателя импульсы считались «счетчиком-манипулятором» в аппарате; когда искатель делал нужное число шагов, он останавливался. Подобный принцип управления машинами искателем был значительно позже использован в машинной системе шведской фирмы Эриксон, в ко- торой роль «счетчика-манипулятора» выполнял установленный на стан- ции регистр, фиксирующий номер, набираемый абонентом, и осуществ- ляющий управление исканием. В том же 1896 г. М. Ф. Фрейденберг предлагает для увеличения емкости станции применить групповой иска- тель, но еще без свободного искания [28]. Для реализации изобретений М. Ф. Фрейденберга в Англии создает- ся акционерное общество «Freudenberg Automatic Telephone Syndicate, Limited», однако оно не могло выдержать конкуренции с более мощными компаниями, производящими и эксплуатирующими ручные станции. В 1893 г. Ф. Лундквист и братья Дж. и Ч. Эриксон патентуют в Аме- рике искатель с двумя прямолинейными движениями щеток, а в 1894 г. создают искатель с одним прямолинейным движением щеток и общим струнным полем с электромагнитным шаговым приводом и поворотом ще- ток. При этом они используют общее струнное поле для группы искате- лей [27, с. 59]. С. М. Бердичевский-Апостолов в 1896 г. создает оригинальную си- стему АТС с «перекрестной» системой выбора линии одного абонента на 10 000 номеров с помощью двух 100-линейных шаговых искателей с одним прямолинейным движением щеток. К началу XX в. были разработаны основные принципы создания ав- томатических телефонных станций со щеточными искателями и началось их практическое внедрение, причем первые два десятилетия ушли на фор- мирование и отработку конструкций. Наряду с декадно-шаговыми систе- мами фирмы А. Б. Строуджера, нашедшими широкое применение в Анг- лии и Америке, появилась машинная система типа Ротари, разработанная в 1913 г. фирмой Вестерн и нашедшая широкое применение в Европе. В 1919 г. появляется АТС панельной системы, вошедшей в эксплуатацию в США и применявшейся до середины XX в. Недостатки щеточных искателей — малая надежность, сравнительно медленное действие и плохое качество контакта с трущимися поверхно- стями, создающие помехи разговору, вызвали необходимость поиска но- вых решений — прежде всего с использованием контактов релейного типа. В 1913 г. в США Дж. Рейнольдсом был запатентован механизм управления контактами релейного типа пересекающимися шинами. В 1919 г. шведский инженер Г. Бетуландер усовершенствовал конструк- цию, создав устройство, получившее название многократного координат- ного соединителя (искатель кроссбар), которое начали применять в АТС с середины двадцатых годов. 307 2 0*
Глава X. Развитие электросвязи 3. ИЗОБРЕТЕНИЕ РАДИОСВЯЗИ И НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП РАДИОТЕХНИКИ К концу XIX в. проводная электрическая связь существовала между многими городами и странами мира. Однако она ограничивалась лишь неподвижными объектами и для движущихся объектов была непригодна. Более всего ощущали отсутствие надежного средства связи мореплаватели всех стран мира. На море одним из самых распространенных видов пере- дачи сообщений была визуальная (семафорная, флажная и световая) сигнализация. Однако эти виды сигнализации не могли полностью ре- шить задачу беспроводной связи, так как они были непригодны при не- благоприятных метеорологических условиях и, кроме того, обладали демаскирующим свойством, что ограничивало их использование в военном деле. Делались попытки создать и электрические средства беспроводной пере- дачи информации. Для этой цели использовали проводимость воды, а на суше — почвы (К. Штейнгель, 1838; С. Морзе, 1842 и др.). Однако в этих опытах заметных успехов достигнуто не было. Истории известны опы- ты применения для беспроводной связи электростатической и электромаг- нитной индукции (Т. Эдисон, А. Белл, Д. Траубридж, В. Прис). Но и эти попытки не дали практических результатов: слишком мала была даль- ность связи. Более заметные успехи были достигнуты в области сигнали- зации с помощью электрического света. Полностью реализовать сигнализацию без проводов, отвечающую всем требованиям морского дела, удалось с применением электромагнитных волн. Это стало возможно после работ выдающегося немецкого физика Г. Герца, который в 1887 г. своими классическими опытами доказал спра- ведливость гипотезы Д. Максвелла (1864 г.) о единстве природы световых и электрических явлений. Герц экспериментально подтвердил существование в природе предсказанных Д. Максвеллом электромагнитных волн и пред- ложил метод их искусственного получения. Вскоре после открытия Герца ученые и изобретатели разных стран стали высказывать идеи о практической применимости электромагнитных волн для беспроводной связи. Одно из таких предложений содержалось в редакционном примечании журнала «Электричество» (1890 г.) к статье о работах Герца видного русского физика и педагога О. Д. Хвольсона. Была высказана мысль, что открытие Герца, возможно, представляет собой заро- дыш новых отделов электротехники, таких, например, как «телеграфия без проводов наподобие оптической» [29]. Более определенно идею применения электромагнитных волн для связи сформулировали английский ученый В. Крукс [30, с. 417] и выдаю- щийся электротехник Н. Тесла [31, с. 421]. Многие исследователи повторяли опыты Герца и изучали открытые им явления. Среди них О. Лодж, Э. Брапли, Д. Бос. Э. Лехер, Р. Блондло, М. Пупин, Д. Минчин, А. Слабп, А. Риги, а также наши соотечественни- ки А. Столетов, Н. Егоров и, конечно, А. Попов, которому принадлежит честь изобретения радиосвязи. Очень интересные результаты в изучении электромагнитных волн получили французский физик Э. Бранли и ан- глийский физик О. Лодж. Э. Бранли в 1890 г. обнаружил, что металличес- кие опилки резко изменяют электрическое сопротивление в электромагнит- 308
Глава, X. Развитие электросвязи Александр Степанович Попов (1859-1905 гг.) ном поле. На основе этого явле- ния он построил индикатор элек- тромагнитных волн, назвав его «радиокондуктором» [32, с. 353; 33, с. 356]. Прибор Бранли в его наиболее известной форме представ- лял собой небольшую стеклянную трубочку с двумя электродами, между которыми были насыпаны металлические опилки. Электро- ды радиокондуктора включались в цепь электрической батареи и гальванометра. При воздействии электромагнитной волны на прибор электрическое сопротивление его резко уменьшалось и стрелка галь- ванометра отклонялась. Тем самым можно было регистрировать воз- действие электромагнитных волн. После изменения сопротивления радиокондуктор уже не реагировал на волну до тех пор, пока опилки слегка не встряхивали. В необхо- димости встряхивания состояло существенное неудобство примене- ния радиокондуктора. О. Лодж, повторяя опыты Гер- ца, воспользовался индикатором Э. Бранли, конструктивно усовер- шенствовав его. В частности, он применил часовой механизм для встря- хивания опилок через равные промежутки времени (1893—1'894 гг.). Лодж дал этому индикатору название «когерер», под которым он й вошел в исто- рию [34, с. 424]. Преподаватель Минного офицерского класса в Кронштадте физик- электрик А. С. Попов занялся изучением электромагнитных волн вскоре же после сообщения о первых работах Герца. Попов понял, что открытые Герцем явления можно применить для беспроводной связи на расстояние. Из переписки А. С. Попова с коллегами можно заключить, что эта мысль сформировалась у него уже в начале 90-х годов. К этому времени он соз- дал высокочастотный искровой генератор, в схеме которого содержались все элементы радиопередатчика, пригодного для связи (ртутный прерыва- тель, телеграфный ключ, симметричный вибратор). Уже в 1894 г. А. С. По- пов настойчиво искал необходимые для беспроводной связи конструктивные решения, сосредоточив внимание на разработке надежного и чувствитель- ного приемного устройства. Изобретатель поставил перед собой две задачи, которые определили Два этапа его исследований на пути к созданию радиосвязи. Первый этап определялся поисками чувствительного и наглядного индикатора электромагнитных волн. Второй этап был связан с конструктивным синтезом всех известных в то время в науке и технике компонентов 309
Глава X. Развитие электросвязи Збонок Схема первого радиоприемника А. С. По- пова (1895 г.) для создания приемного аппара- та, пригодного для беспроводной связи. Зная о работах Э. Бранли и О. Лоджа, А. С. Попов выбрал в качестве индикатора электромаг- нитных волн когерер. Следует, однако, отметпть, что в тогдашнем виде когереры Бранли и Лоджа еще не могли быть эффективно использованы для связи. Произ- вольность момента встряхивания когерера, т. е. момента, определяю- щего его готовность к работе, не обеспечивала прием всех без ис- ключения посылок волн. Прием сигналов был невозможен в период между срабатыванием прибора и встряхиванием. Это и понятно, так как ни Бранли, ни Лодж нэ ставили перед собой задачу осуще- ствления связи и лишь экспери- ментально изучали открытые Гер- цем явления [35, с. 255—263]. Серия опытов позволила А. С. Попову создать к началу 1895 г. конструк- цию достаточно чувствительного когерера, пригодного для лекцион- ных демонстраций опытов Герца, а также сигнализации на расстояния, зна- чительно превышающие размеры учебных п лекционных помещений. О второй из упомянутых задач А. С. Попов говорит следующее: «...я поставил себе еще другую задачу: добиться такой комбинации, чтобы связь между опилками, вызванная электрическим колебанием, разруша- лась немедленно автоматически» [35, с. 64]. В начале 1895 г. ученый сконструировал переносный прибор, схема ко- торого изображена на рисунке, взятом из его статьи в январском (1896 г.) номере «Журнала Русского физико-химического общества» [36]. Электри- ческое сопротивление когерера, последовательно включенного в цепь чув- ствительного электромагнитного реле и гальванической батареи, резко из- менялось в поле электромагнитной волны, что вызывало срабатывание реле. При этом контакты реле замыкали цепь электрического звонка, который сигнализировал о приеме колебаний ударом по колокольчику. При обратном движении молоточек звонка ударял по когереру, встряхивал опилки и когегер мгновенновозвращался в чувствительное состояние. Таким образом, каждое срабатывание прибора вызывало звуковой сигнал и самовосстано- вление его работоспособности. Этот принцип автоматического восстановле- ния чувствительности когерера и был важной отличительной принципиаль- ной особенностью прибора А. С. Попова в сравнении с предшествующими аппаратами Бранли и Лоджа. А. С. Попов четко понимал это, отмечая, что «такая комбинация, конечно, удобнее, потому что будет отвечать на электрические колебания, повторяющиеся одно за другим» [35, с. 64]. В качестве передающего устройства А. С. Попов использовал вибратор, 310
Глава X. Развитие электросвязи работающий от высоковольтной катушки Румкорфа, который применялся им также и для лабораторного показа опытов Герца. Мощность этого излу- чателя была вполне достаточной для осуществления первых опытов по ра- диосвязи. В качестве излучателя А. С. Попов применил симметричный виб- ратор, состоящий из прямолинейных металлических стержней, с шарика- ми искрового разрядника на сближенных концах, оканчивающихся «квад- ратными листами 40 сантиметров в стороне». Такой вибратор давал воз- можность проводить опыты на больших расстояниях. С целью увеличения расстояния А. С. Попов присоединил к приемному устройству вертикальный провод длиной 2,5 м. Таким образом, он в первых опытах использовал свое- образные антенные системы. Прообраз таких антенн был применен Н. Теслой в 1893 г. Опыты с построенным А. С. Поповым «прибором для обнаружения и регистрирования электрических колебаний» дали вполне обнадеживающие результаты; беспроводная сигнализация четко действовала не только в физическом кабинете, но и в саду Минного офицерского класса в Крон- штадте. А. С. Попов убедился, что его приборы могут хорошо служить для осуществления беспроводной связи на расстояние. Сначала расстоя- ния были невелики (несколько десятков метров), но постепенно, совершен- ствуя свои приборы, ученый добился передачи сигналов на значительно большие расстояния. На заседании Физического отделения Русского физико-химического об- щества, которое состоялось в помещении физического кабинета Петербург- ского университета 25 апреля (7 мая) 1895 г., А. С. Попов выступил с до- кладом об опытах передачи сигналов с помощью электромагнитных волн и продемонстрировал в действии свои приборы. Сообщение об этих работах А. С. Попова было помещено в газете «Кронштадтский вестник», а краткий протокол заседания опубликован в «Журнале РФХО» [37]. Подробный отчет о своей работе, описание и схему построенного прибора А. С. Попов поместил в январском выпуске упомя- нутого журнала [36]. Во время опытов А. С. Попов обнаружил, что его прибор реагирует не только на электромагнитные колебания от вибратора Герца, но также и на грозовые разряды в атмосфере. Ученый заинтересовался этим явлением и применил свое изобретение для метеорологических целей, и в частности Для предупреждения о надвигающихся грозах. Для этого летом 1895 г. он построил еще один специальный прибор, который записывал атмосфер- ные электрические разряды на движущейся бумажной ленте. Этот прибор был стационарным в отличие от первого переносного радиоприемника. Он был установлен на метеорологической станции Лесного института в Петербурге и получил впоследствии наименование «грозоотметчик». Летом 1896 г. А. С. Попов использовал грозоотметчик на электростанции Нижегородской ярмарки в качестве прпбора, указывающего на прибли- жение грозы. После первых успехов радиосвязи А. С. Попов занялся усовершенство- ванием построенного им прибора с целью повышения надежности его рабо- ты и увеличения дальности действия связи. Работу своего усовершенство- ванного аппарата изобретатель продемонстрировал на двух лекциях 19 (31) января и 12 (24) марта 1896 г. Важное значение имел его доклад 19 (31) января на заседании Кронштадтского отделения Русского техниче- 311
Глава X. Развитие электросвязи Прибор А. С. Попова для записи на бумажную ленту грозовых электромагнитных сигналов, так называемый «грозоотметчик» (1895 г.) ского общества, на котором присутствовали представители военно-морского ведомства. Специалисты высоко оценили новое средство беспроводной свя- зи для морских применений. Сообщение об этом докладе появилось в пя- ти печатных изданиях [38—42]. Не менее важно отметить выступление проф. В. В. Скобельцына в Электротехническом институте 2 (14) апреля 1896 г. Он рассказал о рабо- тах А. С. Попова и показал его приборы в действии. Радиосвязь осущест- влялась из одного здания Института в другое [43].| К весне 1897 г. А. С. Попов, установив свои приборы на кораблях Бал- тийского флота, добился связи па расстоянии до 5 верст (5,5 км). Таким образом была решена поставленная ученым задача по созданию нового средства связи, которое позже стало называться «радио» и которому сужде- но было не только открыть эпоху в развитии] электросвязи, но и стать началом важного направления научно-технического прогресса. Изобретение радиосвязи А. С. Поповым не было случайным. Не слу- чайно появилось оно и в России. Можно назвать по крайней мере три при- чины, объясняющие это. Первая — глубокие исторические корни, русские ученые еще со времен М. В. Ломоносова и Г. Рихмана уделяли большое внимание изучению электрических явлений. Их труды внесли огромный вклад в мировую электротехническую науку. Вторая причина — хорошая 312
Глава X. Развитие электросвязи Искровой радиопередатчик А. С, Попова, изготовленный французской фирмой Э. Дюк- рете в начале XX в. постановка электротехнического образования в России, где специалисты- злектрики получали высокую квалификацию на уровне достижений пере- довой науки того времени. И, наконец, третья причина заключалась в том, что в конце XIX в. быстро развивался русский флот, испытывая острую потребность в надежном средстве дальней связи на море. А. С. Попов, ра- ботая в Минном офицерском классе — передовом морском учебном заведе- нии, был прекрасно осведомлен о всех насущных нуждах флота и имел хо- рошую научную подготовку в области физики электромагнитных явлений. Новый вид связи был претворен в налаживании радиотелеграфной свя- зи между о. Гогланд и о. Кутсало в Финском заливе на расстоянии около 45 км. Эта линия связи была осуществлена А. С. Поповым и его помощника- ми зимой 1899 г. во время работ по спасению потерпевшего аварию броне- носца «Генерал-адмирал Апраксин». Знаменательно, что одна из первых радиограмм содержала приказ ледоколу «Ермак» спасти рыбаков, унесен- ных на льдине в море. Летом 1896 г. в прессе стали появляться сообщения об опытах итальян- ца Г. Маркони с электромагнитными волнами. В сентябре 1896 г. было со- общено о беспроводной передаче сигналов Г. Маркони в районе Солсбери (Англия) на расстоянии 1,75 мили, а весной 1897 г. он достиг дальности передачи 9 миль. 313
Глава X. Развитие электросвязи В июне 1897 г. главный инженер английской телеграфной службы В. Прис прочитал лекцию в Королевском институте, из которой впервые можно было составить представление об устройстве прибора Г. Маркони [35, с. 84; 44]. За исключением второстепенных деталей, приборы Г. Марко- ни были полностью аналогичны аппаратам, которые разработал А. С. По- пов за полтора года до этого. В июне 1896 г. Г. Маркони подал заявку на патент, а в марте 1897 г.— на дополнительные уточнения к ней. 2 июля 1897 г. ему был выдан англий- ский патент (№ 12039) на «Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого». Попытки Маркони запатентовать свои приборы в других странах, где патентным правом предусматривалась экспертиза на абсолютную новизну, не увенчались успехом (кроме Италии). В патентах ему неизменно отказы- вали, ссылаясь на публикации А. С. Попова [45].] Расстояния, на которые можно было передавать сигналы с помощью радио, быстро возрастали. В 1901 г. Г. Маркони удалось передать радиоси- гнал из Англии (Полдью) в Америку (Ньюфаундленд) на расстоянии 3500 км. Посланная радиограмма состояла всего из одной буквы «С», которая была выбрана потому, что в использованном телеграфном коде Морзе переда- валась как три одинаковых коротких посылки — точки. Это было сущест- венным завоеванием радиосвязи, означавшим, что новому средству связи подвластны уже трансатлантические масштабы. Для осуществления этой межконтинентальной радиопередачи потребовалась антенна высотой 48 м и искровой радиопередатчик мощностью 25 кВт. Беспроводная связь быстро развивалась прежде всего как достаточно удобное средство общения людей, разделенных расстоянием или природны- ми препятствиями. Вначале для обозначения нового средства связи использовали такие тер- мины, как «беспроводная связь», «сигнализация без проводов». В 1903 г. на Международной конференции по беспроводному телеграфированию был рекомендован термин «радио», который постепенно вошел в употребление п в настоящее время применяется повсеместно. Вслед за первой радиотехнической компанией, которая была основа- на Г. Маркони в Англии в 1897 г., в различных странах стали создавать фир- мы для разработки радиотехнической аппаратуры. Новая область техники привлекла внимание многих ученых и инженеров. Во Франции прогресс радиотехники связан с именами Э. Дюкрете, выпускавшего на своем не- большом предприятии аппаратуру А. С. Попова, а также А. Блонделя, Г. Ферье, К. Тиссо и др. В Германии энтузиастами радиосвязи были А. Слаби, Г. Арко и К. Ф. Браун. В 1903 г. образовалась немецкая радио- техническая фирма «Телефункен», внесшая большой вклад в развитие радиотехнического дела. Компании «Маркони» и «Телефункен» выросли в крупнейшие, конкурирующие между собой радиотехнические предприя- тия Европы. В России также возникла собственная радиопромышленность. Она раз- вилась на базе Кронштадтской радиомастерской (1900 г.), переведенной в 1910 г. в Петербург и преобразованной сначала в «Радиотелеграфное депо Морского ведомства» (1911 г.), а затем в Радиотелеграфный завод (1915 г.). Кроме того, в дореволюционной России в разное время существовало не- сколько частных радиопредприятий и филиалов зарубежных фирм. 314
Гласа. X. Развитие электросвязи Радиоприемный аппарат для записи на бумажную ленту телеграфных сигналов, изготовленный французской фирмой Э. Дюкрете в начале XX в. Первые шаги техники радиосвязи характеризуются развитием искровых систем для передачи электромагнитных сигналов. Радиопередающие устройства искрового типа работали по принципу импульсного (ударного) возбуждения колебательных контуров и излучали затухающие посылки электромагнитных волн. Уже па самых ранних этапах радиотехники ста- ло ясно, что «завоевание пространства», т. е. увеличение дальности пере- дачи, связано прежде всего с увеличением мощности передающего устрой- ства. Эта мысль была четко сформулирована в первом публичном со- общении изобретателя радио А. С. Попова. Инженеры быстро поняли, что решение этой задачи связано с увеличением геометрических размеров ан- тенных систем и их подъемом над уровнем земли. Стремление делать ан- 315
Глава X. Развитие электросвязи тенны большими и высокими приводило к увеличению их электрической емкости. Так как антенна являлась в то время составной частью колебатель- ного контура передатчика, то вполне естественно, что такие передатчики работали на длинных волнах. Таким образом, в первое десятилетие разви- тия радио произошло стихийное увеличение рабочих длин волн до несколь- ких тысяч метров. В развитии искровых радиосистем очень быстро возникло своеобразное противоречие. С одной стороны, для достижения больших дальностей связи работа на длинных волнах требовала больших мощностей, с другой стороны, применение затухающих воли, получаемых в колебательных си- стемах с ударным возбуждением, в значительной степени (пропорциональ- но затуханию) сводило на нет меры по увеличению мощности. Мощные передатчики затухающих волн работали с очень высокими напряжениями на антеннах, достигавшими порой нескольких десятков киловольт. В таких высоковольтных антеннах возникал коронный разряд и электрический про- бой, резко возрастали потери энергии. Появилось множество серьезных технических трудностей при построении антенных систем для мощных искровых передатчиков. Приблизительно к 1905—1907 гг. был достигнут практический предел увеличения мощности искровых передатчиков длин- ных волн, а следовательно, и предел увеличения дальности. Эти обстоятель- ства вынуждали техническую мысль искать способы получения и приме- нения для нужд радиосвязи слабозатухающих или даже незатухающих электромагнитных волн. В первые годы развития радио произошли принципиальные изменения в технике радиоприема. В 1899 г. П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий, работая с аппаратурой А. С. Попова, обнаружили, что приемник способен регистри- ровать сигналы без периодического встряхивания когерера. При этом в качестве индикатора использовали не звонок, а телефонные трубки, на которые удавалось принимать очень слабые сигналы. Это было первым ис- пользованием явления детектирования в радиотехнике [46, с. 48]. Детекто- ром в данном случае служил металлический порошок когерера, обладавший выпрямительными свойствами при очень малых токах. Вскоре на смену когерерным приемникам пришли приемники с детекто- рами на кристаллических полупроводниках (кристаллы цинкита и галени- та) и телефонной трубкой в качестве индикатора. Они работали надежнее и имели более высокую чувствительность. Телефонный детекторный радио- приемник, сменивший когерерные устройства со звонковой сигнализацией, стал самым распространенным устройством для приема радиосигналов по- чти до середины 20-х годов. Главным его достоинством, кроме высокой чув- ствительности, была возможность различать «на слух» весьма слабые телеграфные сигналы на фоне атмосферных разрядов. Совершенствование детекторных радиоприемников продолжалось почти до 30-х годов XX в., и даже выход на техническую арену электронных ламп (середина первого десятилетия) не сразу внес в эту технику существенные изменения. Первое десятилетие развития радиоприемной техники характеризо- валось прежде всего широким использованием резонансных явлений для увеличения чувствительности приемников, а по мере возрастания числа радиостанций — и для получения хорошей избирательности по ча- стоте, т. е. способности принимать только нужную станцию. Второе на- 316
Глава X. Развитие электросвязи правление работ связано с конструированием различных типов детекторов («волноуказателей» — в терминологии того времени). Кроме кристалличе- ских полупроводников, было использовано множество иных видов детек- торов, основанных на различных физических явлениях — от магнитного гистерезиса до электролитических свойств жидкостей. К первым годам XX в. относятся практические применения в радиотех- нике незатухающих электромагнитных колебаний. Источниками таких ко- лебаний служили дуговые генераторы и специальные электрические маши- ны высокой частоты. Переходу на незатухающие колебания предшество- вали разнообразные технические попытки улучшить качество сигналов, передаваемых устройствами искрового типа, путем уменьшения затухания генерируемых колебаний. Примером таких попыток могут служить радио- передающие устройства системы К. Брауна (1902 г.) и М. Вина (1906 г.). Однако наибольший эффект был достигнут в передатчиках с так называе- мой «звучащей искрой». Суть метода состояла в том, что в искровом пере- датчике затухающих волн прерывали искровой разряд с частотой порядка нескольких тысяч раз в секунду. В радиоприемнике работа таких пере- датчиков воспроизводилась, как телеграфный сигнал звукового тона [47]. В передающих устройствах незатухающих колебаний наибольшее рас- пространение сначала получили дуговые генераторы, среди которых следует отметить хорошо известную конструкцию датского инженера В. Пауль- сена (1902 г.). В дуговых генераторах его системы удавалось получать до- вольно значительные для того времени мощности порядка сотен кило- ватт. Почти одновременно с дуговыми генераторами в радиопередатчиках ста- ли использовать и электрические машины высокой частоты. Этот тип передающих устройств незатухающих волн отличался тем, что генерировал периодические колебания почти синусоидальной формы. Мощности дости- гали сотен киловатт. Для радиотехнических применений строили специаль- ные машины, способные генерировать переменные токи достаточно высоких частот (вплоть до 30—40 кГц). Большую известность приобрели машины высокой частоты американских инженеров Р. Фессендена и Э. Александер- сона, немецких конструкторов Р. Гольдшмидта и Г. Арко, французского ученого Ж. Бетено. В России ряд конструкций машин высокой частоты создал В. П. Вологдин. Применение дуговых и электромашинных передатчиков позволило сде- лать значительный шаг в развитии радиотелеграфии. Мощные радиостанции длинных волн обеспечивалиустойчивые радиотелеграфные связи на расстоя- ния в тысячи километров. К первому десятилетию XX в. относятся начальные эксперименты по радиотелефонированию. Уже в 1902 — 1904 гг. были проделаны успешные попытки передать по радио звуковые сигналы методами искровой радиотех- ники (С. Я. Лифшиц, 1902 г., и К. Майорана, 1904 г.). С помощью дуго- вых и электромашинных радиопередатчиков также были проведены интересные работы по радиотелефонированию. Однако на базе существовав- шей тогда радиопередающей техники нельзя было ожидать больших успе- хов в развитии радиотелефона. Среди многих причин, сдерживавших раз- витие радиотелефонирования, самая существенная состояла в том, что прин- ципиальные и конструктивные особенности дуговых и электромашинных 317
Глава X. Развитие электросвязи передатчиков лишь с очень большими трудностями допускали управле- ние амплитудой колебаний, необходимое для радиотелефонии. Поэтому до появления электронной лампы радиотелефония не получила широкого, применения в радиотехнике, не выходя за рамки отдельных, порой прин- ципиально очень интересных, экспериментальных работ. Интенсивное развитие дальних радиотелеграфных связей, потребовав- шее тщательного изучения законов излучения и распространения радио- волн, способствовало становлению радиофизики как пограничной между фи- зикой и радиотехникой области знания [48]. В новой области науки стали работать впоследствии известные ученые, в том числе лорд Рэлей, А. Пуан- каре, А. Зоммерфельд, Б. Ван-дер-Поль, М. В. Шулейкин идр. За два деся- тилетия развития радио в области науки о распространении радиоволн был накоплен большой экспериментальный и теоретический материал, позво- ляющий приближенно рассчитывать напряженность электромагнитного' поля длинных волн в зависимости от мощности передатчика, расстояния и высоты антенны. Опыт и теория показывали, что сила сигнала в точке приема пропорциональна длине волны. Эти данные способствовали раз- витию радиосвязи на все более длинных волнах. К концу второго деся- тилетия длина волн некоторых передатчиков достигла 20 тыс. и даже 30 тыс. м. Еще в начале ХХв. (А. Кеннелли и О. Хевисайд, 1902 г.) были высказаны предположения о наличии ионосферы и ее влиянии на распространение радиоволн. Более глубокие исследования этого важного феномена стали проводиться позже, после работ В. Икклза (1912 г.). Переход к незатухающим волнам привел к определенным изменениям и в радиоприемной технике [49]. Чтобы выделить на выходе радиоприем- ника медленно передаваемый телеграфный сигнал с незатухающей несу- щей частотой (скорость передачи в то время была около 100 знаков в мину- ту), использовали специальные прерыватели (тиккеры). Тиккеры преры- вали ток со звуковой частотой, и при приеме телеграфные незатухающие сигналы хорошо прослушивались в телефонах радиоприемника в виде зву- кового тона. Идея преобразования сигнала по частоте с целью выделения его прием- ником получила развитие в методе гетеродинного приема, предложенном Р. Фессенденом в 1905 г. Суть метода состояла в том, что незатухающие высокочастотные колебания принимаемого сигнала смешивались в приемни- ке с периодическим сигналом от специального генератора (гетеродина). Разностная частота биений лежала в звуковом диапазоне и могла быть услышана в телефонных наушниках. Создание гетеродинных приемников средствами доламповой техники было очень сложной задачей, и радиоприем- ники гетеродинного типа стали широко развиваться только после появле- ния радиоламп. Зарождение электронной лампы относится к периоду интенсивного развития дуговой и электромашинной радиотехники. В 1904 г. английский ученый Д. Флеминг использовал открытое Т. Эдисоном явление электри- ческой эмиссии и создал двухэлектродную лампу — диод, который мог служить для детектирования токов высокой частоты [50]. В 1907 г. амери- канский инженер Л. Де Форест ввел в диод третий электрод — «сетку» и создал электронную лампу нового типа — триод. Триод позволял по- 318
Глава X. Развитие электросвязи лучать усиление сигнала, т. е. управлять значительными токами в электрических цепях путем очень малых изменений потенци- ала на сетке. Созданный Де Фо- рестом первый ламповый одно- каскадный усилитель — «аудион» открыл новые (возможности в ра- диотехнике. Однако совершенст- вование радиоламп и развитие уси- лительных системшло вначале мед- ленно, так как первые, во многом еще несовершенные лампы не мог- ли конкурировать с уже имевши- мися приборами и, в частности, с широко применявшимися для радиоприема кристаллическими детекторами, которые были проще в эксплуатации и не нуждались в электрических источниках пита- ния. Положительные особенности электронных ламп и главным обра- зом их способность многократно усиливать электрические токи и напряжения не сразу были оце- нены на практике. Широкое внедрение ламп в ра- диотехнику началось в середине второго десятилетия. К этому вре- мени немецкий инженер А. Мейс- снер разработал (в 1913:г.) лампо- вый генератор незатухающих элек- трических колебаний и построил первый ламповый радиопередатчик 147]. Достоинства электронной лампы проявились в этом устрой- стве в значительной мере. Пере- датчик Мейсснера хотя и имел сов- сем небольшую мощность (около 10 Вт), однако позволял легко передавать не только телеграфные, но и телефонные сигналы. Для этого в цепь сетки генераторной лампы Мейсснер включал микро- фон. Электронные лампы сначала были крайне недолговечна^, но ин- тенсивные работы в этой, а также во многих смежных областях, та- Г(поразрядный триод, так называемая «лампа Либенао (Австрия, 1912 г.) 319
Глава X. Развитие электросвязи Ламповый радиотелефонный передатчик А. Мейсснера (Германия, 1913 г.) ких, как техника получения вакуума, технология металлов, стеклодувное дело и др., позволили быстро усовершенствовать новое радиотехническое средство. Вначале первой мировой войны электронная лампа стала реши- тельно входить в радиоприемные устройства в качестве детектора (диод), а затем и усилителя радиочастот (триоды). Но в передатчиках она еще не могла конкурировать с мощными дуговыми и электромашинными радиогенераторами этого периода. В маломощных же радиопередатчиках, главным образом экспериментального назначения, радиолампы также начинают применять приблизительно с 1913—1916 гг. Через три десятиле- тия после изобретения радиоэлектронные лампы настолько широко вошли в радиотехнику и существенно изменили характер ее развития, что период 320
Глава X. Развитие электросвязи Ламповый гетеродин Нижегородской радиолаборатории (Россия, 191~ г.) их особенно интенсивного внедрения (20-е годы) впоследствии стали называть ламповой революцией в радиотехнике. Подводя итог, можно сказать, что к началу мировой войны радиотех- ника сформировалась в новую, вполне сложившуюся отрасль техники, главной целью которой в то время была передача информации на расстоя- ние. Этот этап радиотехники характеризовался весьма интенсивным раз- витием и дал множество изобретений и усовершенствований. Во многих странах активно велись инженерные разработки, создавались лаборатории и радиотехнические предприятия, резко усилился приток в новую область специалистов. Пополнение кадрами происходило сначала из рядов физиков и инженеров-электриков, однако во многих странах в этот период ведущие учебные технические заведения начинают готовить специалистов-радистов. Первая мировая война заставила свернуть многие мирные разработки по радиотехнике, перевести радио на милитаристские рельсы. Интенсифи- цировались работы по применению радиосвязи в авиации, начались и дру- гие прикладные работы, в частности по радиопеленгации. Для ее осущест- вления потребовалось освоение новых диапазонов радиоволн и создание средств направленного излучения и, приема. Кроме того, война сузила радиотехническую информацию, ограничила развитие радиотехники ряда стран национальными рамками. 21 Заказ Л5 727 321
Глава X. Развитие электросвязи И только окончание войны позволило использовать огромные людские и материальные ресурсы, занятые в армии и флоте, для мирных целей. Большой контингент военных радиоспециалистов нашел применение в раз- витии гражданской радиосвязи, а несколько позже (в 20-х годах) — в ра- диовещании и в производстве бытовой радиоаппаратуры для этого. Не случайно поэтому именно в первые послевоенные годы зародилось и ста- ло бурно развиваться во всех странах радиолюбительство — общественное движение, связанное с радиотехническим творчеством широкого круга людей, которые в свободное время изучали радиотехнику и строили разнооб- разные радиоприборы. Трудно переоценить историческое значение радио- любительства. Характерная особенность этого оригинального технико- социального явления состояла не только в быстром распространении ра- диотехнических знаний, но и в том, что оно дало мировому техническому прогрессу множество новшеств, изобретений и научных идей во всех сфе- рах радио.
Глава XI ТЕХНИКА ПОЛИГРАФИИ И НОВЫЕ СРЕДСТВА МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ 1. РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ПОЛИГРАФИИ В условиях зарождения и становления монополистического капита- лизма заметно возросла роль средств массовой информации, что предопре- делило и обусловило прогресс в области книгопечатания. Технические достижения в полиграфии нашли выражение в механизации печатного и на- борного процессов, развитии литографии, возникновении полиграфическо- го машиностроения как самостоятельной отрасли машпнпо-фабричного производства. Одним из крупнейших достижений в технике полиграфии XIX в. была первая скоропечатная машина цилиндрического типа, изобретенная еще в 1811 г. немцем Фридрихом Кенигом и его соотечественником Бауэром. Раньше в ручном станке для печатания использовали плоские доски, вначале деревянные, а затем металлические. На плоскую доску (талер) ста- вили покрытую краской форму набора, к которой с помощью декеля при- жимали другой доской (пианом) лист бумаги. В скоропечатной машине Кенига и Бауэра предложена принципиально иная конструкция. Лист бумаги, намотанный на цилиндр-барабан, прокатывали по укрепленной на талере форме с набором, получавшим краску от системы вращающихся валиков. Впервые возвратно-поступательное движение пиана, прижимав- щего бумагу к талеру, заменено вращательным движением цилиндра, ме- ханизирована подача и нанесение краски на форму. Новая скоропечатная машина позволила значительно поднять производительность печатного про- цесса. Если на ручном станке можно было отпечатать 100 оттисков в час, то машина Кенига и Бауэра давала свыше 800 оттисков. Это изобретение оказало огромное влияние на развитие полиграфиче- ского машиностроения. Первый завод такого профиля был создан в 1817 г. в здании монастыря Оберцелль близ Вюрцбурга в Германии. На его ос- нове впоследствии возникла фирма«Schnellpressenfabrik Konig und Bauer», крупнейшее в мире объединение по производству типографских машин. Растущий спрос на печатные издания и изобретение скоропечатной ма- шины вызвали к жизни ускоренное развитие машинного производства бумаги. Если в концеXVIII в. технология бумажного производства оста- валась на уровне времен рождения книгопечатания, то с изобретением в 1799 г. французом Луи Робертом бумагоделочной машины появилась прак- тическая возможность увеличить производство бумаги в несколько раз. На смену тряпичной массе как главному сырью бумажной промышленности пришли вначале волокна различных растений, а с середины XIX в. в бу- мажную массу начали прибавлять обработанную едким натром древеси- ну в виде сероватой массы целлюлозы. В результате полиграфическая про- мышленность была обеспечена необходимым количеством бумажной продук- ции высокого качества. 323 21*
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Во второй половине XIX — начале XX в. усложнились технологи- ческие процессы полиграфического производства, совершенствовались и разрабатывались новые конструкции типографского оборудования, позволившие механизировать ряд основных производственных опера- ций. Вносились усовершенствования и в скоропечатную машину Кенига: улучшилась ее кинематика и технология изготовления отдельных дета- лей и узлов. Изменилась траектория движения талера, менялся состав эла- стичной массы для красочных валиков, основными компонентами которой стали глицерин и желатин. Была решена проблема приводки и приправки. В первом случае обеспечивалось точное соотношение печатных полос на обеих сторонах листа и на развороте; во втором достигалось тщательное прилегание бумаги к поверхности подающего барабана. Крометого, широко внедрялись способы автоматической подачи бумаги на цилиндр и по- следующий ее съем. С использованием парового двигателя, вытесненного в дальнейшем электроприводом, качественно изменились приводы печат- ных машин. В результате значительных конструктивных изменений производитель- ность машин Кенига выросла. Однако, как и всякий технический объект, она имела предел показателей эффективности. Необходимость остановки движения цилиндра в момент приема листа и обратного прохождения та- лера под ним после отпечатания не позволяла получить более 2 тыс. от- тисков в час [1, с. 228]. Между тем быстро возраставшие тиражи требовали изыскания новых способов печатания. В 1863 г. изобретатель Вильям Буллок создал прин- ципиально новую ротационную печатную машину. Машина Буллока печатала с обеих сторон на бумажной ленте, поступавшей на цилиндр, ко- торый прижимал ее к другому цилиндру с расположенным на нем стерео- типом. Таким образом, впервые весь технологический процесс обеспечивал- ся вращением цилиндров, чем были устранены причины, лимитировавшие производительность машин Кенига. Уже первые образцы ротационной машины Буллока давали 15 тыс. оттисков в час; в дальнейшем значитель- ные конструктивные изменения позволили увеличить эту цифру в два раза [1, с. 230]. Параллельно с развитием книгопечатания совершенствовалась техно- логия отливки литер и целых слов. Еще в 1838 г. в Нью-Йорке изобрета- тель Брэе создал устройство для отливания литер, ставшее прообразом универсальной словолитной машины начала XX в., лучшие модели кото- рой позволяли составлять в строки и полосы за один день несколько десят- ков тысяч печатных знаков. Дальнейшее развитие получила технология изготовления пуансонов и матриц. Были проведены систематизация и упо- рядочение шрифтов. Увеличение печатной продукции требовало ускорения наборного про- цесса. На смену ручному наборщику, набиравшему в час не более тысячи букв, т. е. 25 строк, пришли наборно-словолитные машины с клавиатурой, устроенной по принципу современной пишущей машинки. Выдающаяся роль в развитии наборных машин принадлежит русским изобретателям. В 1866 г. механик П. П. Клягинский создал оригинальный «автомат-наборщик». И. Н. Ливчак и Д. А. Тимирязев внесли большой вклад в создание и развитие матрицевыбивальных машин. В 1870 г. инже- 324
Быстроходная, машина «Фауст» (вторая половина XIX в.) Плоская скоропечатная машина (конец XIX в.) 325
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации нер М. И. Алисов построил первые образцы наборно-печатных машин, скорость которых составляла 80—120 знаков в минуту. Первая наборно-словолитная машина, получившая широкое применение, сконструирована в 1886 г. в США О. Мергенталером и названа «линотип». Через два года канадцы Роджерс и Брайт создали новый образец отливной машины — «типограф». В 1892 г. построен «монотип» Ланстона, а в 1893 г. — «монолейн» Скуддера. Изобретение и быстрое распространение наборно-словолитных машин, а также разработка и создание фотонабор- ных конструкций позволили не только увеличить количество выходящих изделий, но и внести значительные изменения в художественное оформление книги. На смену трудоемкой и дорогостоящей гравюре на меди пришла ли- тография, открытая Алоизом Зенефельдером. При литографической печати оттиски получали переносом краски под давлением с нерельеф- ной поверхности непосредственно на бумагу. Новый способ как разновид- ность плоской печати определялся положением печатных элементов в од- ной плоскости со всей поверхностью печатной формы. Литографический способ печати, более простой и дешевый, быстро мо- нополизировал печатное производство. Наибольшее распространение получила художественная литография. Интенсификация и значительное расширение печатного производства вызвали во второй половине XIX в. появление новых, более совершенных образцов полиграфического машиностроения. Создавались специализи- рованные объединения по производству печатного оборудования. Круп- нейшими из них были: в Германии«Schnellpressenf abrikHeidelberg» (1850г.), «Faber und Schleicker» (1871 г.), в Италии—«Nebiolo» (1852 г.), в США — «Goss» (1885 г.), «Milet» (1890 г.) [2, с. 196]. В России наряду с ввозимым из-за рубежа оборудованием в 80—90-е годы XIX в. развивалось свое полиграфическое машиностроение. Первона- чально производство печатных машин и станков было сосредоточено на Ижевском заводе и Александровской мануфактуре. В дальнейшем их стал изготавливать Петербургский заводИ. Гольдберга, который к началу XX в. выпустил более 300 плоскопечатных машин [3, с. 534]. В 1897 г. в России впервые была изобретена и построена машина для печатания ценных бу- маг, сконструированная техником И. И. Орловым [4, с. 308]. Изображение с печатной формы передавалось вначале на эластичные валики, а затем на сборную форму, с которой и делался оттиск. Эта четырехкрасочная одно- прокатная машина была прообразом немецкой конструкции «Ирис» и американской системы «Котрель», появившихся значительно позже. Наиболее характерной чертой прогресса в области полиграфического машиностроения было создание новых моделей печатных станков со зна- чительно улучшенными техническими характеристиками. Параллельно с этим совершенствовались наборно-словолитные и фотонаборные ма- шины. Были разработаны новые ротационные образцы, печатавшие с уг- лубленных форм по способу «тифдрук» или «ротационное меццотинто» и с плоских форм по способу «офсет». Дальнейшее развитие получила технология иллюстрирования печатных изданий. Возникли новые фотомеханические способы фототипия и альбер- тотипия, распространились медные и цинковые клише. Наряду с лито- графским камнем появились хромолитография и олеография. 326
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Быстро развились новые виды печати: ксилография, линогравюра, цинкография, ракельный тифдрук, _трафаретная и глубокая печать. Наряду с крупными полиграфическими машинами появилось значитель- ное количество специальных моделей для печатания карточек, бланков, обложек, различной специальной документации. Совершенствовалось изготовление текстовой и иллюстративной печатных форм, еще более улуч- шились отделочные производственные процессы: брошюрование, переплет, тиснение. Прочно вошла в жизнь печатная машинка, первая модель которой была изготовлена) в 1867 г. в США К. Шолсом. Ее развитие обеспечило опера- тивное распространение служебной и производственной документации. Интенсивное развитие полиграфической промышленности в странах Европы й в США было продиктовано все возраставшим ростом печатной продукции. Это относится к книжным тиражам и к периодической печати. В начале XX в. лишь в США ежедневный тираж газет значительно превы- шал 10 млн. экземпляров [1, с. 277]. К началу) первой мировой войны вся издательская деятельность была монополизирована мощными корпорациями и трестами. Не выдерживая конкуренции, мелкие предприниматели или объединялись в ассоциации или, чаще всего, разорялись. Возникли крупнейшие издательские концер- ны: в Германии «Schег1» и «Mossе», в Англии «Nordkliff» и «Вeavenbruck», в США «Herst». Обретая огромную практическую силу, эти концерны активно воздей- ствовали на руководящий государственный аппарат и проводимую им внутреннюю и внешнюю политику. В их руках было сосредоточено все полиграфическое оборудование, подготовка, выпуск и распространение печати. Информация для периодической печати поступала от специальных те- леграфных агентств. Крупнейшими из них были агентства: в Англии— Рей- тера, в Германии Вольфа, в Италии — Стефани, в США — «Associated Press», во Франции — Гаваса. Помимо получаемых от агентств материалов, большое количество политической, культурной, спортивной, хроникаль- ной информации поступало в печать от собственных корреспондентов га- зет, аккредитованных в различных странах мира. Наиболее представитель- ными газетами были: «Petit Parisien», «Figaro», «Times», «Daily Mail», «New-York Herald». В 1913 г. тираж крупнейшей газеты мира «Petit Parisien» составил 1 636 485 экземпляров [5]. Интенсивное развитие книгоиздательства в начале XX в. характерно для многих стран. Так, в одной Германии ежегодно выходило не менее 31 тыс. книг [6, с. 7]. Книги не только насыщали внутренний рынок, но и шли на экспорт, составляя значительный процент во внешнеторговом ба- лансе стран с сильно развитой полиграфической промышленностью. Крупнейшими книгоиздательскими центрами были Берлин, Лейпциг, Дрезден, Париж, Оксфорд, Кэмбридж. Серьезные изменения претерпела полиграфическая промышленность в России. Технические достижения полиграфической индустрии в России были тес- нейшим образом связаны с развитием и утверждением капиталистического способа производства. Создавались крупные полиграфические капитали- стические предприятия с большим числом рабочих. Начался отток крестьян в город. 327
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Крестьяне бросали свои земледельческие угодья и отхожие промыслы, уходили с насиженных мест в город с надеждой на крупные заработки. Пореформенная Россия менялась. Город ,с крупными предприятиями, в том числе и полиграфическими, «проглатывал» земледельцев с их пол- нейшей неприспособленностью к новым условиям жизни. По анке- те 1907 г. из 4982 московских печатников только 37,6% не имели связи с деревней; 46% имели земледельческое хозяйство [7, с. 39]. Таким обра- зом, почти половина рабочих, занятых в печатном производстве, еще вчера были крестьянами. Городская жизнь даже в чисто материальном плане не могла компенсировать того, с чем они порвали, от чего ушли. 20—22 ко- пейки получал наборщик за 1000 букв в Москве и Петербурге. А в про- винции и того меньше. Эти цены держались с восьмидесятых годов прош- лого века до начала первой мировой войны [1, с. 412]. В. И. Ленин писал: «Патриархальная деревня, вчера только освобо- дившаяся от крепостного права, отдана была буквально на поток и раз- грабление капиталу и фиску. Старые устои крестьянского хозяйства и крестьянской жизни, устои, действительно, державшиеся в течение ве- ков, пошли на слом с необыкновенной быстротой» х. В 1913 г. общее число полиграфических предприятий России составля- ло 2668, а число занятых на них рабочих превышало 100 тыс. человек [8, с. 33]. Наряду с крупнейшими издательствами Петербурга и Москвы существовало значительное число более мелких типографий, уровень работ которых зачастую не уступал столичным предприятиям. По статистике 1884—1885 гг. книги и брошюры издавались в 128 губернских и уездных городах России [9, с. 246]. Выпуск литературы был сосредоточен в руках крупнейших книгоиздателей, акционерных обществ, университетских ти- пографий в крупных городах страны. Далеко за пределами России были известны издательства И. Д. Сытина, А. Ф. Маркса, А. С. Суворина, М. О. Вольфа, П. П. Сойкина, К. Т. Солдатенкова, Ф. Ф. Павленкова, Л. Ф. Пантелеева. Тематический диапазон издаваемых ими книг охва- тывал все сферы художественной литератуты, исторической, религиозной, философской и общественно-политической мысли, технических и научно- естественных знаний. Не меньшее развитие получила русская периодика. С начала XIX в. по 1916 г. в 38 городах России вышло почти 11 тыс. периодических изда- ний [10, с. 269-274]. Наряду с художественной и общеполитической литературой в России выходила научная и техническая периодика, которая охватывала многие области знания, в том числе авиацию и воздухоплавание (32 периодических издания), железнодорожный транспорт (31), электротехнику (23), полигра- фическую промышленность (10) [10, с. 260, 261, 265, 268]. Заканчивая обзор состояния издательского дела в России, приведем еще некоторые данные. В 1914 г. в России насчитывалось 213 предприятий бу- мажной промышленности, из них 128 бумажных фабрик, 21 картонная фабрика и 61 целлюлозный завод (здесь не учтены данные по Финляндии) [1, с. 416]. До 1913 г. на этих предприятиях было произведено 187 тыс. т бумаги и 20 тыс. т картона. В 1913 г. в России выпускалось 859 газет и 1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 17, с. 210. 328
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации было издано 26174 названия книг, общий тираж которых составил 86,7 млн. экземпляров [8, с. 33]. Развитие полиграфии в значительной степени содействовало преодоле- нию разобщенности народов земного шара. К концу XIX в. печать стала главным источником межгосударственной информации. Исходя из марксистско-ленинского учения о классовой структуре об- щества, можно сказать, что общественное начало всякой печати имеет клас- совую обусловленность и направленность. Большую роль сыграла печать в распространении в широких народ- ных массах революционных марксистско-ленинских идей. В. И. Ленин писал: «Роль газеты не ограничивается, однако, одним распространением идей, одним политическим воспитанием и привлече- нием политических союзников. Газета — не только коллективный пропа- гандист и коллективный агитатор, но также и коллективный организатор»2. Из этого определения становятся ясными те функции, которые несла в себе революционная печать. Свойственные различным общественно-политиче- ским формациям противоречия между ортодоксальными идеологическими догмами и развивающимся свободомыслием всегда находили отражение в печати. Русские революционные и прогрессивные зарубежные издания сыграли исключительную роль в распространении идей научного комму- низма в конце XIX — начале XX в. 2. ИЗОБРЕТЕНИЕ КИНЕМАТОГРАФА Возникновению кинематографа предшествовало развитие средств для проекции изображений. Теневая проекция была широко известна еще в античном мире. Во II в. до н. э. она появилась в Китае п с тех пор под названием театра китайских теней получила широкое распространение в Азии и Африке. Много веков насчитывает и история проекции с применением камеры-обскуры. Первые сведения об этом способе проекции относятся ко второму тысячелетию до н. э., когда его использовали египетские жрецы. Камерой-обскурой при этом служило затемненное святилище храма. Устройство камеры-об- скуры и ее элементов было раскрыто благодаря работам Ибн Сины. В За- падной Европе секрет проекции с помощью камеры-обскуры стал известен в конце XII в. Этот способ в XIII в. описал и осуществил на практике английский философ и естествоиспытатель Р. Бэкон. С тех пор световую проекцию стали применять в Западной Европе в основном для религиоз- ных целей. Проекция посредством камеры-обскуры была описана в XV и XVI вв. Леонардо да Винчи и итальянским физиком Порта. В вышедшей в XVII в. книге иезуитаА. Кирх ера дано несколько технических описаний проекционного фонаря. В Россию световая проекция проникла в XVI в.^ где она первоначально также использовалась в религиозно-мистических целях. В 1797 г. французский физик Э. Робертсон запатентовал в Париже свои проекционное устройство и использовал его для платных мистических 2 Там же, т. 5, с. И. 329
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Фонарь Робертсона, проектирующий изображение на зкран (Париж, конец XVIII в.) фантасмагорических представлений. Этот волшебный фонарь оказал большую услугу жителям Парижа во время осады города. С его помощью оказалось возможным поддерживать связь города с провинциями через «железный пояс», окружавший тогда столицу. Корреспонденцию достав- ляли голуби, возвращавшиеся в Париж. Таким образом, в город переда- вали содержание писем, депеш и даже целых газетных листов, переснятых на малый формат фотоаппаратами. В Париже эти микроскопические кор- респонденции проектировали с помощью волшебного фонаря на стену, с которой их и перепечатывали. В 1831—1833 гг. Робертсон описал в своих мемуарах различные виды проекционных устройств. Тогда же вышли в свет монографии физиков: англичанина Д. Брюстера, француза Э. Сальверта и русского М. С. Хо- тинского, содержавшие описание различных устройств световой проекции. С этого времени системы световой проекции начинают совершенствоваться и применяться для разных целей, хотя принципиальные схемы не претерпе- вают существенных изменений. 330
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Фантасмагория, осуществляемая с помощью проекционного фонаря Робертсона Появлению кинематографа способствовало также создание фотографи- ческой камеры и фотоэмульсии. Сама идея разложения движения на последовательные фазы с целью последующего синтеза движущегося изображения принадлежит Питеру Роджеру. В 1833 г. Горнер изобрел прибор, названный им зоотропом. Этот при- бор состоял из барабана со щелями, вырезанными параллельно оси. Вну- три барабана ниже щелей находилась бумажная полоса с изображениями последовательных фаз какого-либо движения. Если барабан быстро вращали в одном направлении, а полосу с изображениями — в противоположном, и смотрели через щели, то получалось впечатление движущихся фигур. При- бор создавал иллюзию движения на основе инерционности зрительного впечатления, воспринимаемого человеческим глазом. В первое время рисун- ки для зоотропа делали от руки, а в 70-х годах такой эффекте еще большим совершенством получался при использовании вместо рисунков фотогра- фических снимков. Наиболее интересными были опыты по созданию впе- чатления движущихся фигур, проведенные Э. Ж. Мареем во Франции и •Э. Мюйбриджем в США.Мюйбридж расположил несколько фотоаппаратов вдоль беговой дорожки ипподрома и получил ряд последовательных фо- тографий бегущей галопом лошади. При помощи такой системы фотокамер впервые удалось расчленить на последовательные фазы истинное движение быстро движущегося объекта [11, с. 134—135]. Предшественником кинематографа был также хронофотографический аппарат, позволявший вести съемку с частотой 15—20 снимков в секунду. 331
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Зоотроп Горнера (1833 г.) Первым аппаратом такого типа был «фотографический револьвер» фран- цузского астронома Ж. Жансена (1874 г.), на котором в течение 72 с получали 48 снимков. В 80-х годах XIX в. были изобретены различные хронофотографические аппараты, снимающие с частотой от 10 до 20 снимков в секунду первоначально на вращающуюся или неподвижную стеклянную пла- стинку, а затем на бумажную лен- ту и целлулоидную пленку. Это все была предыстория ки- нематографа. Подлинное же нача- ло кинематографии положили Т. А. Эдисон и братья Люмьер. Первые опытыТ. А. Эдисона ватой области относятся к 1887 г. После нескольких месяцев работы Эдисон 8 октября 1888 г. представил в Па- тентное бюро предварительную заявку на аппарат, действие кото- рого было описано следующим об- разом: «Я произвожу опыты с ап- паратом, который будет для глаза тем, чем для уха является фоно- граф; этот аппарат фиксирует и воспроизводит предметы в движении и при этом в такой форме, кото- рая является одновременно дешевой практичной и удобной. Этот аппарат я называю кинетоскопом, т. е. движущимися видами» [11, с. 136]. Особенность примененной Эдисоном методики заключалась в момен- тальной фотосъемке последовательной серии изображений на непрерывную спиральную полосу, находящуюся на цилиндре (валике) или на плоском диске (пластинке); этот процесс был аналогичен изобретенному им способу звукозаписи посредством фонографа. Размеры кадров были очень малы, и просматривать отснятый материалрюжно было лишь при сильном оптическом увеличении. Вращение цилиндра было не непрерывным, а ша- говым. Однако удовлетворительных результатов при таком способе полу- чено не было. Тогда Эдисон принял решение увеличить размеры кадров, а в качестве основы для фотографической эмульсии выбрал ленту из проз- рачного гибкого материала. '•* В 1889 г. Эдисон испытал листы целлулоида, покрытые фотоэмульсией, и увидел, что из такого материала в виде'гибкой полосы длиной около 15 дюймов можно изготовить обкладку на цилиндр фонографа и получить гораздо большее число снимков размером 1li х 1А дюйма. В конце 1889 г. изобретатель начинает применять целлулоидную пленку для кинетоско- па. При использовании ленты для съемок нужно было добиться, чтобы затвор попеременно открывался и закрывался. Тогда получались отдельные кадры, не сливающиеся между собой. Эдисон и его помощник У. Диксон 332
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации ^Фотографический револьвер» Ж. Жансена (1874 г.) изготовили узкую целлулоидную ленту, склеив ее из нескольких отдель- ных частей, и предусмотрели дальнейшее увеличение размера кадра до */2 X 3/Ч дюйма. Так началось применение фотопленки в кинематографии. Американец Д. Истмен усовершенствовал пленку, сделав ее очень лег- кой, гибкой и прозрачной. Он стал применять ее в изобретенных им пор- тативных фотоаппаратах «Кодак». Такая пленка легко наматывалась на катушку, что позволило уменьшить габариты съемочного устройства и проекционного аппарата. Эдисон получил от Истмена такой сорт пленки в виде ленты длиной 50 футов (около 16 м). Опыты вступили в новую фазу. Был спроектирован такой механизм подачи ленты, что можно было варьи- 333
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Внутренний вид и детали механизма кинетоскопа Т, А. Эдисона (конец XIX в.) ровать скорость и обеспечить получение заранее намеченного числа кад- ров в секунду. Для подачи и перемотки у одного края ленты делали перфо- рацию; лента перемещалась так, что в момент ее остановки вращающаяся диафрагма также поворачивалась на один шаг. Первая публичная демон- страция кинетоскопа Эдисона состоялась в октябре 1889 г. [11, с. 137—139]. Кинетоскоп занимал совершенно особое место среди уже имевшихся приборов для наблюдения движущихся изображений: он был ленточным киноаппаратом. Это направление и стало наиболее интенсивно развиваться после Эдисона и является основным в современной кинематографии. В 1889 г., во время поездки Эдисона на Парижскую выставку сотруд- ники его лаборатории под руководством Диксона построили кинопроектор, который был синхронизирован с фонографом, что позволяло демонстриро- вать звуковые фильмы. Показ «озвученного фильма» подтвердил устойчи- -вость изображения и синхронность его со звуком. 334
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации В 1890 г. Т. А. Эдисон и его сотрудники построили усовершенствован- ную киносъемочную камеру для озвученных картин с размерами кадра 0,75 X 1 дюйм на ленте, шириной 1,375 дюйма для обеспечения хорошей перфорации. Эта ширина пленки (35 мм) закрепилась в практике и стала, стандартной. Эдисон запатентовал свои изобретения в области кино только в конце июля 1891 г. Долгое время о кинетоскопе Эдисона ходили лишь неясные слухи; газеты публиковали случайные и не всегда верные сведения. Но разра- ботка этого прибора настолько продвинулась вперед, что можно было на- чать постоянные съемки и организовать коммерческий показ изобретения. В 1893 г. Эдисон построил первый павильон для киносъемок — студию,, которую сотрудники назвали «Черная Мария» («Black Maria»). В этой сту- дии в 1893—-1894 гг. проводили киносъемки танцовщиц, акробатов, жон- глеров, дрессированных животных и т. д. В 1894 г. в США на основе изо- бретения Эдисона организована «Kinetoscope Company», занявшаяся коммерческой стороной дела. В разных местах были устроены «салоны кине- тоскопа» («Kinetoscopefarlors»); первый из них был открыт 14 апреля 1894 г.. в Нью-Йорке на Бродвее. Все эти кинетоскопы, рассчитанные на инди- видуальный просмотр, имели монетные автоматы. Появилась необходимость разнообразить содержание картин и не огра- ничиваться только полуминутным просмотром ленты. Тогда начали показ в кинетоскопе фильмов из «нескольких частей». Летом 1894 г. в студии «Чер- ная Мария» было снято состязание боксеров Лионарда и Кушинга, заняв- шее более 350 м пленки. Фильм был выпущен в четырех частях, каждая в отдельном кинетоскопе. У дверей салона на Бродвее собирались такие тол- пы народа, что нередко требовалось вмешательство полицейских. Ки- нетоскоп становился весьма популярным. На показ фильма о состязании боксеров компания «Kinetoscope Compa- ny» выдала лицензию братьям Латам. Им пришла идея изменить способ по- каза: вместо отдельных ящиков для одного зрителя создать экран для демон- страции большой аудитории сразу. Эдисон в своих патентах не предусмат- ривал проектирования на экран; он был сторонником отдельных аппаратов с монетными автоматами. Кроме того, Эдисон не брал заграничных па- тентов на кинетоскоп; это создавало благоприятные условия для конкурен- ции, так как за границей могли производить киноаппаратуру и даже ввозить ее в США. Кроме того, это давало возможность в зарубежных стра- нах вносить некоторые усовершенствования и брать патенты. Не получив согласия Эдисона на создание кинопроектора, братья Латам и их отец,, профессор химии, втайне занялись построением такого аппарата и раз- работкой проблемы кинопроекции на экран. Но за границей этим можно было заниматься открыто, и там другие изобретатели начали вести много- численные работы по созданию кинопроектора и экранов. Во Франции и Англии появилась хорошая киноаппаратура. В начале 1895 г. братья Лю- мьер впервые осуществили проекцию на экране снятых ими же кинокартин. Это и было рождением кинематографа [11]. В том же году У. Латам создал аппарат «паноптикон», который до- полнял кинетоскоп Эдисона устройством для проектирования на экран, но в этом аппарате отсутствовал скачковый механизм для преры- вистого движения киноленты. В 1896 г. американец Т. Армат построил большой кинопроекционный аппарат «витаскоп». Эдисон стал готовиться 335
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Кинематограф Огюста и Луи Люмьеров (1895 г.) к открытию кинотеатра [с аппаратом Армата и экраном размерами 4 х 7 м. 7 февраля 1912 г. Эдисон демонстрировал в Нью-Йорке кинетофон, т. е. аппарат, сочетавший в селе киноаппарат и фонограф. Русские ученые и изобретатели также внесли существенный вклад в раз- витие кинематографа. В 1878—1881 гг. русский фотограф И. В. Болдырев изобрел гибкую светочувствительную негорючую пленку, обеспечившую безопасный показ фильма при его проекции. Различные конструкции кине- тоскопа были предложены русскими изобретателями И. А. Тимченко п М. Ф. Фрейденбергом (1893 г.). Устройство для прерывистого передвиже- ния пленки — скачковый механизм типа «улитки»— было изобретено рус- ским механиком И. А.Тимченко в 1893 г. Аппарат, в котором сочетались все основные элементы кинематографа, был изобретен 'также в России А. Самарским и И. Акимовым в 1896 г. [12J. Вслед за работами Эдисона последовали изобретения проекторов (Ж. А. Лерой, США, 1894 г.; У. Латам, США,1895 г.; Ф. У. Поуп, Англия, 336
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Кинопроекционный аппарат (начало XX в.) 1895 г.). К 1896 г. все состав- ные части кинематографа были изобретены. Братья Огюст иЛуи Люмьер при непосредственном участии конструктора-электро- техника Ж. Карпанье в 1895 г. создали первый технически удовлетворительный киносъе- мочный аппарат. Придавая боль- шое значение трудам братьев Люмьер, нельзя тем не менее признать их единственными изо- бретателями кинематографа. Ки- нематограф является одним из тех комплексных изобретений, которое можно назвать интер- национальным [11]. Поистине революционные из- менения внесло в кинематограф изобретение принципиально но- вого способа озвучивания филь- ма— оптической звукозаписи. Главным преимуществом этого способа озвучивания фильма является то, что звуковая до- рожка («фонограмма») наносится непосредственно на киноленту, что создает полную синхрониза- цию воспроизведения звука и фильма. Этот способ звукозаписи воз- ник на основе работ русских изобретателей А. Ф. Виксцем- ского (1889 г.), И. Полякова (1900 г.), немецкого изобретателя Э. Рум- мера (1901 г.) и др. Звукоснимателем при оптической записи звука слу- жит кинопленка, на светочувствительный слой которой воздействует пишущий световой штрих, получаемый в результате модуляции света. При звуковоспроизведении записанная на пленке фонограмма продвига- ется равномерно между источником постоянного света с оптикой и фотоэле- ментом. При этом количество света, падающего на фотоэлемент, изменяется в соответствии с записанными на пленке звуковыми колебаниями, и в цепи фотоэлемента возникают переменные токи, соответствующие записанным звукам. Этот способ озвучивания фильма применяют в кинематографии и по сей день. Само слово «кинематограф» вскоре после изобретения киноаппарата стали применять и к новому виду зрелища. Высокая коммерческая и пропагандистская эффективность кинема- тографа привлекла к нему внимание крупного капитала. В результате этого кинопредприятия, вначале принадлежавшие отдельным капиталистам, 22 Заказ № 727 337
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Схема воспроизведения звука оптической фонограммы 1 — источник света; 2 — механическая щель; з — объектив; 4 — световые штрихи; 5 — киноплен- ка; в — движущаяся фонограмма; ' — фотоэлемент; 3 — электрическая батарея; 9 — телефонная трубка постепенно стали переходить в собственность крупных монополисти- ческих объединений. Во Франции первое место в кинематографической промышленности за- няла фирмаШ. Пате, финансовое и техническое влияние которой вышло да- леко за пределы Франции. «До 1914 г., — вспоминал впоследствии Ш. Па- те,— кино было единственной промышленностью мирового значения, в ко- торой занимающая первое место фирма была французской. За исключением военной индустрии, я не знаю ни одной отрасли французской промышлен- ности, которая бы развивалась с такой быстротой, как наша». Большой из- вестностью пользовались также фирмы «Нотой» (Франция), «Chines» и «Ambrosio» (Италия), «Nordish films С°» (Дания), «Moshy Picturers pa- tent С°» (США) и другие. В результате острой борьбы мелких кинопред- принимателей за независимость от монопольной компании Эдисона в пригороде Лос-Анджелеса в начале XX в. возникла крупнейшая в мире киноиндустрия «Голливуд». Сравнительная дешевизна кинозрелищ и рост сети кинотеатров вско- ре выдвинули кино на первое место среди всех общедоступных развлечений. Положительное значение кинематографа в рассматриваемый период исчерпывалось производством фильмов информационного характера. Роль- кино в культурном и просветительном отношении в ряде случаев была ско- рее отрицательной. Предприниматели, владевшие кинопроизводством, подчиняли кино прежде всего коммерческим целям, что неизбежно приво- дило к обеднению содержания фильмов, проявлению в них вульгарных вкусов. В 1907 г. В. И. Ленин, определяя общественное значение нового изо- бретения, указывал, что до тех пор, пока кино находится в руках пош- лых спекулянтов, оно приносит больше зла, чем пользы. В руках же дея- 338
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации телей социалистической культуры кино стало одним из могущественней- ших средств просвещения масс. Декретом Совета Народных Комиссаров от 27 августа 1919 г. о переходе советской фотографической и кинематогра- фической промышленности в ведение Народного комиссариата просвеще- ния, подписанным В. И. Лениным, было ликвидировано частновладельчес- кое фильмопроизводство в СССР. Впервые кинематография была поста- влена на службу народу. 3. У ИСТОКОВ ЗВУКОЗАПИСИ Идея создания устройства, позволяющего записывать и воспроизво- дить звук, привлекала интерес многих ученых и изобретателей. В 1770 г. Российской академией паук был объявлен специальный конкурс, целью которого было поощрение создания аппарата для воспроизведения звукачеловеческой речи. Премию получил Христиан Кратценштейн, постро- ивший аппарат, включающий в себя набор органных труб с различными насадками. Впоследствии была создана целая серия «говорящих машин» («аутофонов»). Впервые устройство, позволяющее записывать звук, было создано в 1857 г. Леоном Скоттом. Однако его «фоноавтограф» предназначался для регистрации звуков с целью изучения форм их колебаний, а не для их воспроизведения, поэтому звуки записывали иглой на поверхности враща- ющегося цилиндра, покрытой однородным слоем сажи. В этом слое игла, связанная с диафрагмой, прочерчивала линии, по форме соответствующие воздействующим на диафрагму звуковым колебаниям. Впоследствии фоноавтограф был усовершенствован Кенигом, который придал рупору форму параболоида. Такое изменение формы звуковоспри- нимающей части прибора обеспечивало эффективную запись звуков от различных тел. Наряду с записью шумов и звуков музыкальных инстру- ментов Скотт пытался в отдельных случаях записывать человеческую речь [13]. Главной особенностью описанных приборов, относящихся к этапу преды- стории звукозаписи, было то, что сделанная ими запись звуков могла быть пригодна лишь для ее анализа, но не для воспроизведения. Принцип обратимости звукозаписи, на котором базировалось все даль- нейшее развитие этой отрасли техники, впервые сформулировал Шарль Кро в своем письме Французской академии наук 30 апреля 1877 г. Кро ясно обосновал принцип записи звука на цилиндр (валик) и на диск для последующего воспроизведения, однако не сделал никаких шагов для прак- тической реализации своих идей. Первый практически пригодный звукозаписывающий аппарат был по- строен Т. А. Эдисоном в 1877 г., тогда он получил английский патент на это изобретение. Эдисон собственноручно набросал эскиз своего первого звукозаписывающего аппарата. В другом английском патенте Эдисона, заявленном в апреле 1878 г., этот прибор был впервые назван фонографом. Эдисон не ставил перед собой специальной задачи построить говорящий аппарат. Он пришел к этой идее в результате наблюдений, сделанных при работе в области проводной связи [И]. Первый фонограф был очень несовершенным прибором: качество звуко- воспроизведения было весьма низким, громкость мала, а материал звуко- 339 22*
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Томас Алва Эдисон (1847—1931 гг. ) носителя (фольги) не обеспечивал устойчивости записи, в результате чего уже через несколько повторных воспроизведений звук становился совер- шенно неразборчивым. Тем не менее изобретением фонографа была решена задача записи и воспроизведения звука. Эдисон постоянно думал об усовершенствовании своего фонографа. В 1878 г. он организует специальную фирму по производству фонографов «Edison Speaking Phonograph Company» и в том же году устраивает вы- ставку этих аппаратов. В целях популяризации фонографа Т. А. Эдисон опубликовал в мае и июне 1878 г. статью в «North American Review», содержавшую перечень возможных применений этого прибора: 1) диктовка писем без применения стенографии; 2) издание фонографических «книг» для лиц, потерявших зрение или слепых от рождения; 3) изучение ораторского искусства; 4) воспроизведение музыки; 5) запись семейных выступлений, воспоминаний, голосов родных и т. п.; 6) изготовление музыкальных шкатулок и игрушек; 7) говорящие часы, подающие членораздельные словесные сигналы; 340
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации 8) правильная передача фонетики иностранных языков; 9) для педагогических целей: повторение объяснений учителя и т. п.; 10) сочетание с телефоном — для записи передачи при отсутствии выз- ванного абонента, для регистрации и других задач связи [11]. Т. А. Эдисон рассчитывал на большое будущее своего изобретения и деятельно работал над его усовершенствованием. В том же 1878 г. изобре- татель улучшил мембрану. Пишущее острие было укреплено на особой пружине, которая демпфировалась двумя сжатыми каучуковыми трубками. Этим устранялось вредное влияние бокового усилия, действующего на острие при вращении валика. В 1879 г. Ламбриго впервые применил воск для изготовления валиков фонографа. В том же году Делешно предложил применять резание вместо выдавливания звуковой канавки, что имело большое принципиальное значение. Первое описание фонографа в России появилось в газете «Северный вестник», № 33 за 1878 г., а более подробное — в февральском и июнь- ском номерах ежемесячного научно-популярного журнала «Свет» за 1878 г. Первая демонстрация этого прибора состоялась в 1879 г. в Москве, в Му- зее прикладных знаний (ныне Политехническом музее) в присутствии А. Г. Столетова, И. Ф. Усагина и некоторых других ученых. Фонограф воспроизвел приветствие Томаса Эдисона к жителямМосквы. В дальнейшем фонограф начали применять и для научных целей. Знаменитый русский путешественник Н. Н. Миклухо-Маклай использовал его для записи ре- чи туземцев во время своего пребывания на Новой Гвинее. Л. Н. Толстой и А. П. Чехов неоднократно пользовались фонографом для записи отдель- ных отрывков из своих произведений. Некоторые из этих записей сохра- нились до наших дней [13, с. 189]. Фонограф Т. А. Эдисона (США, 1877 г.) 341
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации В мае 1886 г. А. Г.БеллиЧ.С. Тэйптер получили патент на графофон. Для вращения цилиндра с постоянной скоростью они приспособили элект- родвигатель, что, естественно, было гораздо целесообразнее, чем вращение от руки в фонографе Эдисона. Оба эти изобретателя полностью признава- ли за Эдисоном приоритет изобретения говорящей машины, а свою работу рассматривали как усовершенствование фонографа и развитие идей Эдисона. В конце XIX в. после появления кинематографа Эдисон использовал фо- нограф для звукового сопровождения при демонстрации кинофильмов 114]. Несмотря на относительно широкое распространение фонографа, продолжались попытки других конструктивных решений, которые могли бы привести к созданию более совершенных звукозаписывающих аппара- тов, свободных от присущих даже усовершенствованному фонографу не- достатков, резко ограничивающих сферу его применения. 8 сентября 1888 г. в американском техническом журнале «Electrical World» была опубликована статья инженера Оберлина Смита о звукоза- писи. В статье после нескольких предложений по усовершенствованию фонографа Эдисона излагался принцип магнитной записи звука, но Смит не пытался практически реализовать свою идею. Сделал это через десять лет датский физик Вольдемар Паульсен. В 1898 г. он показал коллегам аппарат, названный «телеграфоном» — пер- вое в мире звукозаписывающее устройство, работавшее на.магнитном принципе. Запись производилась на тонкую стальную проволоку, намо- танную в один слой на вращающийся цилиндр. Три года спустя Пауль- сен построил второй вариант телеграфона, в котором стальная лента ши- риной 3 мм и толщиной 0,05 мм сматывалась с одной бобины и наматыва- лась на другую, проходя мимо записывающей и воспроизводящей головки. Это устройство было по сути дела первой моделью магнитофона. Одна- ко появление новых механических систем записи звука заставило почти забыть идею магнитофона. Возникла идея механической записи звука в виде спиральной канавки на плоский диск, что стало важной вехой в раз- витии техники механической звукозаписи. Изобретение нового аппарата было связано с именем Эмиля Берлинера, получившего в июне 1887 г. патент на граммофон, который в мае следующего года публично демонст- рировался в Франклиновском институте в Филадельфии [15]. Берлинер сразу же оценил перспективное значение поперечной звуко- записи. Свои первые эксперименты он вел на приборе с цилиндрическим звукоснимателем. В этом приборе мембрана с резцом колебалась в плос- кости, перпендикулярной оси цилиндра, на котором получалась звуковая канавка. Затем Берлинер начал опыты с записью на аппарате оригиналь- ной конструкции, применив стеклянный диск, предварительно покрытый сажей (метод Кро); несколько позже он стал покрывать диск сажей с па- рафином [13, с. 192]. В качестве материала для дисков Берлинер использовал цинк, а для защитного слоя — пчелиный воск. Для записей на этих дисках был при- способлен специальный станок, на диске которого устанавливали предна- значенный для записи звука полированный цинковый диск. Звуковую канавку Берлинер наносил при помощи записывающей мембраны, снаб- женной трубкой с небольшим рупором и передававшей свои колебания ири- диевому острию. 342
(Яо Model.) „ ___ . . „ ™ 4 Sheets—Sheet 4. С. A. BELL & S. TAINTED. RECORDING AND REPRODUCING SPEECH AND OTHER SOUNDS. No. 341,2)4. Patented May 4, 1886. Патент США № 341214 от 4 мая 1886 г., выданный А. Г. Беллу и Ч. С. Тайнтеру на графофон 343
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Телеграфом, Паулъсена (конец XIX — начало XX в.) Первая в мире граммофонная пластинка —копия была изготов- лена самим Берлинером из целлу- лоида в 1888 г. [16]. Для ее полу- чения негативную матрицу надав- ливали на горячий листовой цел- лулоидный диск, который затем охлаждался и приобретал доста- точную твердость. В конце XIX в. наряду с грам- мофоном еще существовали зву- козаписывающие приборы типа фонографа, т. е. приборы с цилин- дрическим звукоснимателем. Изо- бретатели стремились улучшить фонограф, устранить по возмож- ности свойственные этому аппа- рату недостатки. В частности, немало усилий было приложено к тому, чтобы увеличить продолжительность зву- чания записи, сделанной на фоно- графе, а главное, повысить гром- кость воспроизведения. Это приво- дило к созданию отдельных инте- ресных и оригинальных для своего времени конструкций звукозапи- сывающих аппаратов. Один из по- следних фонографов (фонограф Прибор Берлинера для звукозаписи на стеклянных дисках (конец XIX в.) 344
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации Рекордеры для электромеханической записи звука (Россия, начало^ХХ в.) а — конструкция А. К. Никифорова; 6 — конструкция Н. Д. Смирнова Парцера — Мюльбаха, 1900 г.) имел большой рупор, сменные мембраны с шариковой сапфировой иглой и был снабжен мощным пружинным меха- низмом. Однако бурное развитие граммофона, имевшего явные преиму- щества, быстро вытесняло все прежние конструкции. Граммофонная промышленность развивалась очень быстро; в 1901 г. было выпущено свыше 4 млн. пластинок [17]. Существенно улучшил кон- струкцию граммофона в 1903—1904 гг. Э. Джонсон, который ввел подвиж- ное сочленение граммофонной мембраны с рупором. Это было большим ша- гом вперед. Мембрана разгружалась от значительной массы рупора и уси- лий, связанных с поворачиванием его при воспроизведении пластинок. При- менение тонарма увеличило срок службы граммпластинок, иголок и мемб- ран, повысило качество звуковоспроизведения и дало возможность приме- нять рупоры значительных размеров с лучшими акустическими данными [13, с. 197, 198, 200]. Радикальные сдвиги в улучшении качества звукозаписи произошли с изобретением и внедрением в производство граммофонных пластинок электромеханического метода записи звука. К началу XX в. определились главные принципиальные и технические особенности конструкций аппаратуры и процессов звукозаписи и звуковос- произведения. Запись вели на специальных аппаратах — станках; резец гравировал звуковую канавку на поверхности полированного диска. После снятия гальванических матриц прессовали граммофонные пластин- ки из шеллачной массы. По физической сущности метод записи звука оста- вался прежним и мало отличался от предложенного Кро и Эдисоном. Кон- 345
Глава XI. Техника полиграфии и средства массовой информации струкция записывающих мембран — механических рекордеров того времени в общих чертах напоминала мембрану акустического граммофона. Наибо- лее существенными недостатками механических рекордеров были невоз- можность плавно изменять количество акустической энергии, подводи- мой к рекордеру, а также значительные искажения, вносимые рупорами. Все это снижало качество звучания граммофонных пластинок. В начале XX в. были предприняты отдельные попытки преодолеть эти затруднения и увеличить мощность звуковых волн, приводящих в колеба- тельное движение мембрану рекордера. В 1916 г. русский изобретатель А. К. Никифоров разработал конструкцию электромагнитного рекордера, предназначенного для электромеханической записи звука. Рекордер Ни- кифорова состоял из подковообразного электромагнита 1 с якорем 2, к которому прикреплялся резец 3. Электромагнит получал постоянное подмагничивание от источника постоянного тока 4, который подключался к микрофонной цепи 7—8через дроссели 5 и 6. В 1918 г. аналогичный ре- кордер сконструировали инженеры компании «Нотой» в Париже. В 1928 г. советский инженер Н. Д. Смирнов предложил оригиналь- ную конструкцию рекордера с якорем, работающим на кручение. Неоспоримые преимущества электромеханической записи звука вы- звали в начале XX в. к жизни большое количество исследовательских ра- >бот в этом направлении, которые проводились во многих лабораториях мира. Наиболее успешные результаты были достигнуты в телефонной компании Белла (США). Электромеханическая запись звука, впервые по- лучив промышленное применение в США, чрезвычайно быстро, уже к се- редине 20-х годов вытеснила во всех странах акустическую запись. Одна- ко поистине революционный скачок на пути эволюции граммофона и спо- собов звукозаписи произошел с момента внедрения электроники в технику записи и воспроизведения звука. Граммофоны, конструкция которых быстро совершенствовалась, а также наборы разнообразных пластинок к ним сделались в конце XIX — нача- ле XX в. предметом широкого производства и торговли. Появилось боль- шое количество соответствующих фирм. 14 июля 1888 г. начала функционировать фирма «North American Phonograph Company», вскоре в разных странах открылось тридцать ее филиалов. В 1893 г. началась коммерческая эксплуатация граммофонов. В Вашингтоне организовалась фирма «United States Gramophone Compa- ny», занимающаяся реализацией патентов Берлинера. Деятельность этой компании сначала ограничивалась округом Колумбии, но в 1895 г. в Фила- дельфии начала действовать «Berliner Gramophone Company», которая приоб- рела лицензию у «United States Gramophone Company». С этого времени грам- мофоны получили широкое распространение. В 1895 г. в Берлине была организована фирма «Deutsche Grammophon Gesellschaft», открывшая филиалы в Австрии и России; во Франции с 1899 г. начала работать «Compagnie Francaise du Grammophone», открывшая филиал в Испании. Изобретение способов записи и воспроизведения звуков, так же как и изобретение кинематографа, привлекло к себе в начале XX в. присталь- ное внимание крупных дельцов и капиталистов. Вскоре возникла дос- таточно развитая индустрия звукозаписи, расширившая возможности ис- пользования средств массовой информации.
Глава XII КАЧЕСТВЕННЫЕ СДВИГИ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ 1. ТРЕБОВАНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ К ПРИБОРОСТРОЕНИЮ В рассматриваемый период приборостроение стало играть ведущую роль в развитии науки и техники. Специальные приборы и инструменты, с по- мощью которых ведутся научные наблюдения, стали необходимым звеном в познании того или иного явления. Без приборов нельзя представить себе развитие астрономии, физики, химии, геодезии и других естественных наук, а без развития естествознания немыслимо развитие техники. «Все естествознание с самого начала своего зарождения, возник- новения и последующего бурного, все убыстряющегося развития было и остается связанным с производством, с техникой и промышленно- стью. Только с этой стороны и можно понять генезис и движущие силы его развития» [1, с. 374]. Чтобы понять, чем обусловлены качественные сдвиги в приборо- строении рассматриваемого периода и выявить новые требования, предъ- являемые к нему наукой и техникой, необходимо остановиться на круп- нейших достижениях естественных наук. Период с начала 70-х годов XIX в. до 20-х годов XX в.— один аз важ- нейших в развитии современного естествознания, период революционных открытий в различных областях естественных наук и ломки старых пред- ставлений о мире. Точные естественные науки развиваются в это время на основе обширного практического опыта, обогащая его со своей стороны новыми научными открытиями. В рассматриваемый период происходит дальнейшая специализация науки, появляются ее новые отрасли. Пути возникновения новых наук были разными. Одни из них появились как бы на границе старых наук. Другие науки возникли в результате взаимного переноса теорий и принципов из одних дисциплин в смежные. •Одним из первых примеров такого рода может служить возникновение в 60-х годах XIX в. астрофизики в результате использования спект- рального анализа как физического метода для изучения астрономических объектов. Точно так же проникновение теории и методов оптики в элект- ронику привело к образованию новой науки — электронной оптики. Если наука до второй половины XIX в. не знала путей для выяснения •физической природы процессов и явлений, происходящих во вселенной, то впоследствии, скажем, астрономия обогатилась новыми методами изу- ченпя космоса. Эти методы — спектральный анализ и фотография — ос- нованы на достижениях физики и химии. Спектральный анализ нашел также широкое применение в химии— для качественных и количественных химических анализов и исследования молекулярного строения веществ. Необходимость удовлетворить потребности астрономии, физики, хи- мии и других наук в средствах спектрального анализа привела к возник- 347
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Густав Роберт Кирхгоф (1824—1887 гг.) новению и развитию новой области знаний — спектроскопии. Это, в свою очередь, вызвало развитие спектраль- ных приборов. Интересный спектроскоп предло- жили Г. Р. Кирхгоф и Р. В. Бунзен. Несмотря на свою простоту, этот прибор имел существенные недостат- ки и впоследствии был усовершен- ствован. Для увеличения дисперсии известный немецкий оптик К. А. Штейнгель во второй половине XIX в. создал спектроскоп с четырь- мя призмами. Первые три призмы имели преломляющий угол 45°, а чет- вертая призма 60°. Впоследствии вме- сто призм в качестве диспергирую- щего элемента стали применять ди- фракционные решетки, при помощи которых можно было получить значи- тельное светорассеяние. Первые ди- фракционные решетки были изготов- лены Й. Фраунгофером. Они состояли либо из рамки с натянутыми в ней тон- кими параллельными проволочками, либо из стеклянной пластинки, по- крытой сажей с нанесенными на нее штрихами. В 80-х годах XIX в. профессор Роуланд изготовил вогнутые металли- ческие решетки высокого качества. С их помощью удалось получить пря- мое действительное изображение спектров без вспомогательных оптиче- ских элементов (линз). Это особенно важно, так как позволило непосредст- венно фотографировать спектры. В 1888 г. в Америке был составлен под- робный атлас солнечного спектра. Спектроскопия и фотография обусловили быстрое развитие новой отрасли астрономии — астрофи- зики. На рассмотренном примере мы имели возможность убедиться в сущест- вовании в приборостроении двухстороннего характера взаимодействия между наукой и техникой (от«науки к технике» и от «техники к науке»)- В процессе своего развития техника постоянно существенно влияет на развитие науки, выдвигая задачи и этим стимулируя научные исследования, обеспечивая науку необходимым оборудованием. В свою очередь, наука, по- лучив необходимые «инструменты» для исследований, играет активную роль по отношению к технике, открывая закономерности природы и ука- зывая возможности их практического применения. Рассматриваемый нами период характерен внедрением точных измерительных приборов в технику, науку и производство. В результате бурного развития технических наук во второй половине XIX — начале XX в. возникла большая потребность в точных приборах для измерения длины, массы и времени. 348
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Во второй половине XIX в. для точных измерений толщины пластинок, диаметра проволок и т. д. начинают применять контактные микрометры. Усовершенствованию подверглись и приборы для измерения массы и времени. В конце XIX в. немецкий механик П. Штюкрат построил весы с точностью измерения до 0,0001 мг. Эти весы позволяли учитывать массу воздуха при взвешивании, колебания температуры окружающей среды и т. п. Для точного (до одной тысячной секунды) измерения времени в конце XIX в. применяли хроноскоп Гиппа, с помощью которого промежутки времени могли быть измерены с точностью до одной тысячной секунды. Требования науки и техники к созданию приборов, обеспечивающих наблюдение, измерение, контроль, регистрацию, управление и многие другие виды операций, привели к бурному развитию оптического прибо- ростроения и его теоретической базы — технической оптики. Качественные сдвиги в приборостроении рассматриваемого периода объясняются в первую очередь крупнейшими открытиями в области физи- ки [2]. Велика была роль приборов и в проведении фундаментальных иссле- дований. Одной из важных и актуальных проблем физики второй половины XIX в. стала проблема экспериментального обнаружения и количествен- Спектроскоп Г. Р. Кирхгофа и Р. В. Бунзена 349
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Усовершенствованный К. А. Штейнгелем спектроскоп Г. Р. Кирхгофа с четырьмя призмами (Германия, 1861 г.) ного измерения светового давления. Эта задача, представляющая даже с чисто экспериментальной точки зрения огромные трудности, была успеш- но решена в 1899 г. русским физиком П. Н. Лебедевым [3]. Его прибор для исследования светового давления на твердые тела по внешнему виду и устройству относительно прост. Свет от вольтовой дуги В через оптиче- скую системуС,/), К... падает на легкие крылышки диаметром 5 мм из раз- личных металлов (платина, алюминий, никель) и слюды. Крылышки под- вешены на тонкой стеклянной нити и помещены внутри стеклянного сосу- да, из которого выкачан воздух. Устройство прибора и методика измерения позволяли свести мешающие радиометрические силы к минимуму. В ре- зультате оказалось возможным обнаружить давление, производимое све- товым пучком при падении на крылышки, которые при этом отклонялись и закручивали нить. Опыты П. Н. Лебедева показали, что световой поток обладает не только энергией, но и массой (подробнее см. гл. XV). Другой не менее важной проблемой физики конца XIX в. было опре- деление скорости света. Одними из первых скорость света определили экс- периментально французские ученые И. Л. Физо в 1849 г. и Ж. Б. Л. Фуко в 1850 г. Однако вопрос, зависит ли скорость распространения светового сигнала от скорости движения его источника, оставался открытым. Этот 350
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Контактный микрометр Э. Аббе (Германия, конец XIX в.) вопрос, имеющий принципиальное значение в физике, был решен в 1879— 1882 гг. американским ученым А. Майкельсоном с помощью интерферен- ционной установки. Опыт Майкельсона также стал одним из эксперимен- тальных оснований постулата теории относительности о равенстве ско- рости света в вакууме и во всех инерциальных системах отсчета [4J. 351
Глава XII. Качест венные сдвиги в приборостроении Петр Николаевич Лебедев (1866—1912 гг.) Явление внешнего фотоэффекта было открыто немецким физиком Г. Герцем в 1887 г. Схема соответ- ствующего основного опыта была впервые осуществлена русским физиком А. Г. Столетовым в 1888 г. [5], который фактически создал первый в мире газонаполненный фотоэлемент, основанный па явле- нии внешнего фотоэлектрического эффекта [6]. Этот прибор был одним из первых селективных приемни- ков излучений и в большой мере способствовал становлению опти- ко-электронного приборостроения как самостоятельной области тех- ники и науки. Велика была роль приборов и в экспериментальном подтвер- ждении механизма фотоэффекта. Как известно, механизм внешнего фотоэффекта был раскрыт в 1905 г. А. Эйнштейном на основе кванто- вых представлений о природе све- та. Им было получено уравнение, выражающее второй закон внеш- него фотоэффекта: максимальная энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой падающего излучения и не зависит от его интенсивности. Доказательством квантовой природы фотоэффекта явились исследова- ния русского физика А. Ф. Иоффе, опубликованные им в 1913 г. в работе «Элементарный фотоэлектрический эффект. Магнитное поле катодных лу- чей» [7]. С помощью специального прибора Иоффе были произведены прецизионные измерения заряда электрона. Уравнение Эйнштейна неоднократно подвергали экспериментальной проверке. Особенно тщательные исследования были выполнены американ- ским физиком Р. Э. Милликеном (1916 г.) и советскими физиками П. И. Лу- кирским и С. С. Прилежаевым (1928 г.) [8]. Прибор Милликена для изу- чения фотоэлектрического эффекта позволил установить, что энергия кванта равна сумме кинетической энергии электрона и некоторой постоян- ной по величине энергии, которая должна быть затрачена для выхода элект- рона с поверхности металла [9]. Таким образом, без приборов были невозможны многие фундаменталь- ные исследования. Бурный прогресс физики в конце XIX — начале XX в. выдвинул новые задачи перед приборостроением. С середины XIX в. приборы для измерения электрических и световых величин стали все более прочно входить в практику. В конце XIX в. и на- чале XX в. были открыты новые физические явления, появились новые виды измерений и соответствующие приборы. 352
Глава XII. качественные сдвиги в приборостроении Приборы П. Н. Лебедева, используе- мые им для различных физических ис- следований в конце XIX в. Схема установки П. Н. Лебедева для исследования светового давления на твердые тела (Россия, 1900 г.) 23 Заказ N 727 353
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Открытие'в 1895 г. В. К. Рент- геном Х-лучей вызвало в конце XIX в. сенсацию во всем мире [10]. Изучая Х-лучи, Рентген обнару- жил их фотографическое действие, ионизацию воздуха при прохожде- нии лучей, показал отсутствие их отражения от поверхности, открыл законы поглощения лучей и связь поглощения с плотностью, дал оценку проникающей способности лучей и т. д. Он создал также тип рентгеновской трубки с вогнутым катодом и платиновым анодом. Первое применение рентгенов- ские лучи нашли в медицине. Мысль Рентгена сфотографировать с помощью открытого им излуче- ния именно человеческую руку — одна из самых счастливых и пло- дотворных. Кто знает, вызвало ли бы его открытие без этого опыта тот всеобщий интерес и ту огромную популярность, которую оно с пол- ным правом тотчас же приобрело Александр Григорьевич Столетов и которыми оно пользуется в не- //АЧЩ—7АЖ ,, ) меньшей мере и теперь. ' Природа рентгеновских лучей долгое время оставалась неизвест- ной. Английский ученый Дж. Стокс высказал гипотезу, что рентгеновские лучи представляют собой очень короткие электромагнитные волны, возни- кающие при торможении электронов при ударе их об анод. В 1904 г. англий- ский ученый Ч. Баркла экспериментальным путем обнаружил поляризацию рентгеновских лучей. Доказательством того, что рентгеновские лучи пред- ставляют собой электромагнитные волны, было также открытое в 1912 г. немецким ученым М. Лауэ (совместно с В. Фридрихом и П. Книппингом) явление диффракции рентгеновских лучей при прохождении их через кристаллы. Последовавшие затем фундаментальные исследования русско- го ученого Г. В. Вульфа (1913 г.), английских ученых В. Г. и В. Л. Брэг- гов (1913 г.), Г. Мозли (1913 г.) и других привели к тому, что рентгенов- ские лучи получили широкое применив в физике и технике. Развитие военной техники, металлургии, нефтепромыслов, машино- строения, теплоэнергетики, средств транспорта — также предъявляло но- вые требования к приборостроению. Во второй половине XIX в. расширяются области практического ис- пользования электричества и оптики. Потребовалось решение ряда изме- рительных задач. Большие требования к количеству и качеству выпускав- шегося электрооборудования предъявляли электростанции, промышленные предприятия, городские и магистральные электрические железные дороги. Научно-исследовательские институты и лаборатории требовали новых, 354
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении более точных и чувствительных приборов. В 80-х годах XIX в. произошел большой переворот в развитии электроизмерительных приборов. С этого времени приборы с подвижным магнитом начинают вытесняться приборами с подвижной рамкой [11]. До 80-х годов XIX в. запросы науки и практики вполне удовлетворяли гальванометры с подвижными магнитами. Однако с развитием промышлен- ной электротехники картина резко изменилась. Возникла необходимость в щитовых и переносных стрелочных приборах, всегда готовых к работе, и приборах, показания которых не зависели бы от внешних магнитных по- лей и возмущений. Гальванометры с подвижным магнитом на подвесе не удовлетворяли ни первому, ни второму требованиям. Они нуждались в предварительной установке и подготовке к работе и поэтому не могли быть использованы в качестве щитовых или переносных приборов. Кроме того, они были весьма чувствительны к внешним магнитным полям. Прибор А. Ф. Иоффе для прецизионного измерения заряда электрона (Россия, 1913 г.) 355 23*
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Фотографирование руки притомощи рентгеновских лучей (конец XIX в.) В 1880 г. М. Депре сделал попытку устранить основные недостатки, свойственные гальванометрам с подвижными магнитами, использовав С этой целью обычную магнитную стрелку, помещенную в катушку с изме- ряемым током [12]. Для защиты прибора от внешних магнитных полей всю систему помещали в межполюсном пространстве подковообразного маг- нита. В 1881 г. Д’Арсонваль и Депре видоизменили прибор, введя подвиж- ную катушку и заменив ранее применявшуюся подвижную часть полым цилиндрическим сердечником [13]. Показания этого прибора не зависели от внешних магнитных полей, но его шкала была неравномерной. В 1884 г. для линии электропередачи Крейль—Париж французский ученый Депре сконструировал новый прибор, свободный от указанного недостатка [14]. В 1899 г. для электрофизиологии французский исследователь Ж. А. Д’Арсонваль построил чувствительный зеркальный гальванометр с подковообразным магнитом, расположенным вертикально, и с бифиляр- 356
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении. Зеркальный гальванометр Д'Арсонваля ным подвесом [15]. Приборы такого типа выпускались мастерскими Карпанье в двух вариантах: с зер- кальным и стрелочным отсче- том. Несмотря на то, что гальвано- метры Д’Арсонваля были чувстви- тельны и точны, они могли быть использованы только в лаборатор- ных условиях. Между тем про- мышленность и транспорт испыты- вали потребность в нестационар- ных (щитовых и переносных) при- борах. Для создания таких при- боров необходимо было отказаться от подвесов и растяжек и перейти к принципиально новому крепле- нию подвижной части приборов. Это сделал в 1888 г.американский инженер Э. Вестон. В его приборе ось подвижной системы была уста- новлена на кернах, а для созда- ния противодействующего момента и подвода тока к рамке использо- вали две спиральные пружинки. Благодаря этому прибор такой кон- струкции мог работать в любом по- ложении, т. е. мог быть перенос- ным, щитовым, использоваться для установки на кораблях, автомобилях и т. д. Принципиальная схема его с соответствующими конструктивными изменениями сохранилась и в современных приборах [11]. К началу 90-х годов XIX в. был накоплен значительный опыт конст- руирования магнитоэлектрических гальванометров. Было установлено, что их чувствительность зависит от многих факторов и определяется элект- рическими и механическимипараметрами прибора, сопротивлением внешней цепи и т. п. В 1890 г. В. Э. Айртон, Мазер и Саминер представили Лондон- скому физическому обществу доклад, в котором были изложены результа- ты исследований большого числа гальванометров различных типов [16]. Основываясь на теоретических выводах, Айртон и Мазер сконструировали гальванометр с узкой и длинной рамкой, расположенной в воздушном за- зоре горизонтального магнита (без сердечника). С развитием в; 80-х годах XIX в. промышленной электротехники по- явилась также необходимость в измерительных приборах, пригодных для применения в цепях переменного тока [17]. Были созданы многочисленные конструкции приборов для измерения напряжения (приборы электромаг- нитной, электродинамической, ферродинамической системы и т. д.). На первый взгляд магнитоэлектрические приборы должны были отойти на задний план и уступить место другим системам. Однако этого не произош- ло, так как магнитоэлектрические приборы обладают существенными 357
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении преимуществами: высокая чувствительность, малое собственное потребле- ние энергии, равномерная шкала, высокая точность и т. д. Преимущества магнитоэлектрических приборов были столь очевидны, что отказаться от них было невозможно, поэтому стали весьма успешно предпринимать попытки приспособить их для работы в цепях переменного тока. Это достигалось предварительным выпрямлением измеряемого пе- ременного тока. Первые попытки применения выпрямителей относятся к схемам амперметров и вольтметров. Наибольшее распространение полу- чила схема двухполупериодного выпрямителя, предложенная Л. Грет- цем в 1897 г. [18]. В связи с большим спросом на электроизмерительные приборы во вто- рой половине XIX в. возникают новые фирмы, занимающиеся производством электроизмерительных приборов: французская —«Carpentier», немецкая — «Siemens und Halske», американская — «Weston Electric Instr. Com- pany» и др. Для рассматриваемого периода характерно возрастание роли измери- тельной техники для научных и инженерных целей, связанное с проник- новением количественных методов анализа во все области физики. Эти области требовали точных измерений и расчетов. Физические открытия давали возможность построения новых приборов, а потребности практики стимулировали их быстрое развитие и совершенствование. С начала XX в. четко проявляется тенденция возрастания роли науки в техническом прогрессе. Это стало возможным вследствие того, что наука обогатилась опытом, методами исследования. Особую роль сыграли успе- хи электроники — новой области науки и техники. История развития приборостроения показывает, что в дальнейшем на протяжении XX в. роль научных исследований в создании новых изме- рительных и наблюдательных устройств неизменно возрастает. 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. ЗАРОЖДЕНИЕ ИНСТРУМЕНТОВЕДЕНИЯ «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры». Эти слова принадлежат Д. И. Менделееву, который был не только великим химиком, но и автором основополагающих трудов в области измерения [19]. Действительно, если проследить историю точных приборов, можно убедиться, что подавляющее большинство их предназначалось для произ- водства разного рода измерений — длин, площадей, объемов,масс, времени, а позднее и температур, давлений, влажности и многих других величин. Появление каждого конструктивно нового прибора открывает перед уче- ными (если прибор предназначен для научных исследований) или инже- нерно-техническими работниками (если прибор предназначен для исполь- зования на съемках или в промышленности) новые возможности. Однако эти приборы с течением времени перестают отвечать постоянно растущим требованиям науки и производства. Точность и диапазон возможностей прибора оказываются недостаточными. Начинается или усовершенствование прибора (которое дает временно выход из положения), или разработка принципиально новой конструкции с учетом новых требований и послед- них достижений науки и техники. 358
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Таким образом, точность измерительных приспособлений, используе- мых на том или ином этапе исторического развития, отражала уровень зна- ний этого периода, а возникавшая время от времени ограниченность точ- ности измерения определенных величин приводила к созданию новых при- боров и к новой ступени в развитии познания. «Законы явлений природы, как выражения количественных отношений между факторами явлений,— писал в конце XIX в. профессор Ф. Ф. Пет- рушевский,— выводятся на основании измерений этих факторов» [20, с. 858]. Выраженная в количественной форме информация, которую дают изме- рения, воспринимается органами чувств и отражается в сознании человека или непосредственно, или с помощью специальных приборов, получающих, хранящих и перерабатывающих информацию в доступную для органов чувств человека форму. Успехи, достигаемые в области измерений приводили нередко к появле- нию новых теорий. Так, открытие периодического закона химических эле- ментов прекрасно иллюстрирует зависимость прогресса естествознания от состояния и возможностей техники измерений [21, с. 65]. Именно благодаря измеренным атомным весам химических элементов открыл этот закон Д. И. Менделеев, ставивший всегда на первое место те свойства вещества, которые могли быть измерены, а их значения выражены точно количест- венно [22, с. 3]. Развитие и совершенствование измерений во всех сферах деятельности человека привели в XIX в. к созданию специальной науки об единицах, средствах и методах измерений — метрологии, решающей широкий круг задач научного, производственного и социального характера [23]. Средства и методы измерений в различных областях науки, техники и промышлен- ности между собой тесно связаны. Развитие метрологии в области оптики, например, влияет не только на развитие самой оптики, но и других раз- делов физики, химии, биологии и астрономии.| В рассматриваемый период измерения все более становятся неотъемле- мой частью научных исследований и различных производств, имеющих дело с изучением, изготовлением и обработкой материалов и веществ, на- ходящихся в твердом, жидком, газообразном (а в настоящее время и в плазменном) состояниях. Повышение требований к точности измерений в науке, промышленности, в картографо-геодезической практике и торговле привело к установлению в ряде стран единых мер и единиц измерения, а затем и к международным метрологическим соглашениям. Распространению в России единой системы мер и весов в значительной степени способствовала Главная палата мер и весов, преобразованная в 1893 г. по инициативе Д. И. Менделеева из Депо образцовых мер и весов, Ныне это Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологи! имени Д. И. Менделеева (ВНИИМ). Сначала в Главной палате мер и весо! было три лаборатории — мер длины, мер массы и температурных измере ний. В дальнейшем Д. И. Менделеев организовал ряд новых лабораторий лабораторию измерения электрических величин, фотометрическую, во домерную, манометрическую, химическую и астрономическую. В 1910 г (уже после смерти Менделеева) в Палате была создана радиотелеграфна) группа, на базе которой впоследствии возникло несколько лабораторш 359
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении для разработки проблем измерений в области электромагнитных колебаний высоких частот [24]. В конце XIX в. специальные метрологические учреждения создаются в Германии (1887 г.), Англии (1900 г.) и США (1901 г.). Метрология самым тесным образом связана с приборостроением, явля- ясь его научной основой, устанавливающей критерии оценки точности и достоверности результатов измерений. О том, какое значение стала иметь измерительная техника в начале XX в., говорится в книге профессора Московского технического училища А. П. Гавриленко: «Нужно твердо раз навсегда усвоить, что если завод не имеет точных мерительных инструментов, то он не может выпускать и точ- ных, первоклассных изделий, удовлетворяющих современным требованиям, каково бы пи было его оборудование и искусство рабочего персонала» [25, с. 19]. Увеличение точности измерений шло по двум направлениям: усовер- шенствованию измерительных средств и разработке новых принципов из- мерения. В XIX в. начинает заметно развиваться точное машиностроение — но- вая отрасль промышленности, решающая задачи изготовления измери- тельных приборов. На протяжении всей истории точного машиностроения непрерывно со- вершенствовались методы обработки деталей и сборки приборов и измери- тельных инструментов, совершенствовалась новая технология [26]. Приборы постепенно приобретали все более целесообразную форму и устройство. Этому способствовало возникновение новой дисциплины — инструментоведения, в задачи которого входило изучение разнообразных типов и конструкций существующих инструментов, их совершенствование и разработка новых конструкций и методов исследования механических, оптических и специальных качеств инструментов [27]. Важную роль в становлении инструментоведения сыграло развитие теоретической и прикладной (технической) оптики. В 50—70-х годах XIX в. в самостоятельную дисциплину, тесно связан- ную с инструментоведением, оформляется теория оптических инструментов, с помощью которой на основе достижений в расчетах оптических систем, разработке теории аберраций и технологии оптического стекла стали ус- пешно решать задачу установления оптимальных условий для получения правильного изображения наблюдаемого объекта, подобного ему по гео- метрическому виду и по распределению яркости. Именно в этот период немецкий ученый К. Ф. Гаусс, отказавшись от понятия идеальной опти- ческой системы, разработал методику расчета оптических систем с учетом толщины оптических деталей, положенную в основу современных опти- ческих расчетов. Именно в этот период были разработаны и внедрены в производство прогрессивные методы варки оптического стекла с задан- ными свойствами. В значительной степени быстрому развитию точного приборостроения способствовало создание ряда оптических инструментов, редназначенных для сборки, юстировки и контроля точных приборов в роцессе их изготовления и эксплуатации. Новая отрасль — металлогра- фия позволила применять при изготовлении приборов металлы, удовлетво- ряющие определенным механическим (повышенная твердость, незначитель- ный износ), физическим (малый коэффициент расширения, иногда отсут- 360
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении ствие влияния магнетизма и др.) и химическим (высокая сопротивляе- мость коррозии) требованиям. Развитие научных исследований, промышленности, транспорта, ин- тенсивные топографо-геодезические работы для картографирования тер- риторий, организация метеорологической службы требовали огромного количества точных приборов самых разнообразных конструкций. Это разнообразие отражено в предложенной еще в 20-х годах XIX в. академиком В. М. Севергиным классификации «орудий, употребительных в науках и художествах». Среди них приведены следующие типы приборов: «1. Орудия учебные. Щетные, орудия геометрии элементарной и описательной, орудия опытной физики, орудия, относящиеся к естественной истории. 2. Орудия для весов и мер. Весы разного рода, ареометры и пр. 3. Орудия для черчения планов и рисования. Компасы, пантографы,готоваленные приборы... 4. Орудия оптические. Увеличительные стекла, телескопы, микроскопы и пр. 5. Орудия акустические. Слуховые трубы и пр. 6. Орудия метеорологические. Барометры, термометры, гигрометры, анемометры, громовые отводы и пр. 7. Орудия, принадлежащие к часовому мастерству. 8. Орудия астрономические и геодезические...» [28, с. 10—11]. На протяжении XIX и начала XX столетия в процессе эволюции мно- гие точные приборы приобрели уже черты, присущие современным прибо- рам, и превратились в развитые измерительные устройства, состоящие из следующих основных элементов: прибора—регистратора, отмечающего количество единиц измерения величины; устройства-преобразователя, по- зволяющего явление, не воспринимаемое чувственным аппаратом человека, преобразовать в явление, им воспринимаемое; специального прибора, расширяющего (в зависимости от назначения измерительного устройства) пределы восприятия данной чувственной способности человека; приспо- собления, подводящего (в случае надобности) энергию к прибору-реги- стратору. К первой четверти XX в. количество и разнообразие точных приборов значительно возросло. Большинство из них относится к различным груп- пам современного приборостроения [29, с. 29—37]. Одну из ведущих групп в приборостроении занимают оптико-механические приборы, в которую входят: 1. Микроскопы. 2. Астрономические приборы. 3. Геодезические приборы. 4. Астрофизические приборы. 5. Спектрометрические приборы. 6. Спектрографические приборы. 7. Фотометрические приборы. 8. Кало- риметрические приборы. 9. Поляризационные приборы. 10. Интерферен- ционные приборы. 11. Аэрофотометрические приборы. 12. Фотограммет- рические приборы. 13. Фотооптическая регистрирующая аппаратура. 14. Киноаппаратура. 15. Специальные приборы для фотокинопромышлен- ности. 16. Офтальмологические приборы. 17. Электрооптические приборы. 18. Рефрактометрические приборы. 19. Оптико-измерительные приборы. 20. Специальные приборы для оптического производства. 21. Приборы для определения качества поверхностей. Приборы первых трех подгрупп — микроскопы, астрономические и геодезические приборы в рассматриваемый период были значительно усо- вершенствованы, стали более разнообразными. 361
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Микроскопы, например, после того как в 1872—1873 гг. Э. Аббе раз- работал теорию образования изображения несамосветящихся объектов 130], получили особенно широкое распространение и в научных исследо- ваниях, и в промышленности. Наряду с биологическими были созданы поляризационные микроскопы (для исследований в области минералогии, кристаллографии и химии), металлографические (для исследований струк- туры металлов по их шлифам), универсальные измерительные микроскопы ; с микрометрами, микроскопы сравнения, проекционные микроскопы. '• Во второй половине XIX в. были достигнуты выдающиеся успехи в J создании традиционных астрономических инструментов — телескопов [31]. Американские оптики — семейство Кларков [32] создали самые круп- ные в мире телескопы — рефракторы. Пять из изготовленных ими рефрак- торов были в свое время крупнейшими в мире. Причем 40-дюймовый реф- рактор, завершенный Кларками в 1897 г., был установлен в Йеркской об- серватории и не превзойден по размерам до наших дней. В 1917 г. была завершена постройка рефлектора с диаметром зеркала 100 дюймов, который тридцать лет оставался самым крупным рефлектором в мире. Этот инстумент был создан в мастерских обсерватории Маунт- Вилсон под руководством Д. Ричи [33]. Таким образом, в конце XIX — начале XX в. в результате почти трехсотлетних исследований в области оптики, технологии оптического стекла, инструментоведения и инженер- ной науки телескоп превратился в мощное орудие исследования Вселен- ной. Параллельно с развитием телескопов изобретали и совершенствовали вспомогательные инструменты, делающие телескоп еще более эффективным. Третья подгруппа — геодезические приборы, пожалуй, самая много- численная. Во второй половине XIX в. огромный размах во всем мире получили топографо-геодезические работы. Развитие промышленности, железнодорожного и водного транспорта, землеустроительные работы, воен- ные интересы государств требовали все более точных карт со строгим науч- ным обоснованием. Для построения триангуляционных сетей, дающих та- кую научную основу, необходимы были высокоточные астрономо-геоде- зические инструменты; для топографических и картографических работ — геодезические и чертежные инструменты; все увеличивающаяся добыча по- лезных ископаемых требовала большого количества маркшейдерских инст- рументов. Гидрологические исследования, строительство гидротехнических сооружений и мореплавание не могли обойтись без навигационных, гид- рологических и метеорологических инструментов. О колоссальном объеме проводимых в рассматриваемый период топо- графо-геодезических работ можно судить по России, где к началу первой мировой войны из 12 министерств 10 принимали прямое или косвенное учас- тие в съемочных работах (ежегодно для разных целей съемки вели на тер- ритории до полумиллиона квадратных километров) [34, с. 4]. В процессе эксплуатации и исследования астрономо-геодезических при- боров совершенствовались их конструкции, повышалась точность инстру- ментов. Этому способствовало повышение качества делений шкал, совершен- ствование отсчетных приспособлений и оптических схем; применение труб с большим относительным отверстием и разрешающей силой. Для удобства наблюдений близзенитных звезд стали применять ломаные трубы; с на- чала XX в. большое распространение получили трубы с внутренним фо- кусированием. Разрабатывали и принципиально новые виды приборов, 362
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Пулковский рефрактор Кларков 363
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении например, для линейных измерений стали использовать проволочные ба- зисные приборы и дальномеры разных конструкций. В 1905 г. инженер Г. Вильд, работавший в Германии в фирме К. Цейса, а впоследствии осно- вавший самостоятельное производство в Швейцарии, сделал попытку создать универсальный теодолит, конструкция которого позволяла бы проводить отсчитывания по горизонтальному и вертикальному кругам без переме- ны места наблюдателя. Такой новый оптический теодолит системы Вилъда через несколько лет был изготовлен [35] и стал широко использоваться в геодезических работах разных стран. В группу оптико-механических приборов входят и астро-физические приборы, также получившие конструктивное оформление во второй поло- вине XIX в. До открытия фотографии телескопы предназначались только для визу- альных наблюдений. Телескопы-рефракторы более удобны для точных изме- рений положений небесных светил из-за отсутствия токов воздуха в трубе, большего поля зрения и меньшей, чем у рефлекторов, сферической абер- рации. Поэтому для фотографирования небесных объектов стали использо- вать рефракторы. Применение фотографии для астрономических целей [36] изменило не только технику наблюдения, но и вызвало существенные изме- нения конструкции телескопа [37]. Необходимость длительных экспозиций при фотографировании небесных объектов привела к разработке хороших гидирующих механизмов, обеспечивающих синхронное движение телес- копа с видимым суточным вращением неба, позволивших держать трубу точно направленной на наблюдаемый объект. Для такого движения телеско- пов в XIX в. использовали гиревые приводы, которые в первой четверти XX в. были усовершенствованы введением почти непрерывной электричес- кой подзаводки [38]. Пришлось совершенствовать и оптику телескопа — создавать светосильные фотографические объективы, рассчитанные на то, что фотографические материалы более всего чувствительны к синим и фиолетовым лучам. В предназначенных для фотографирования телеско- пах (астрографах) в фокальной плоскости объектива вместо сетки нитей или микрометра стали устанавливать пластинку с фотокамерой, и для проверки правильности установки инструмента во время экспонирования к основной трубе присоединять ведущую или гидрирующую трубу. Применение в астрономии спектрального анализа стало возможным так- же благодаря конструированию и присоединению к телескопу специальных приборов — спектроскопа, если наблюдения спектров проводятся визуаль- но, или спектрографа, если спектр фотографируется. В случае длитель- ных экспозиций спектрограф помещали в термостат для поддержания по- стоянной температуры. В свою очередь, телескопы-рефлекторы имеют ряд преимуществ по сравнению с рефракторами. Это отсутствие хроматической аберрации и боль- шая светосила. Поэтому при спектральных исследованиях стали исполь- зовать рефлекторы. В рассматриваемый период получили распространение и аэрофотомет- рические приборы. В 1913 г. В. Ф. Потте в России создал пленочный полу- автоматический аэрофотоаппарат [39]. С 1901 г. фирма Цейс начала выпускать стереокомпараторы — сте- реоскоп превратился в измерительный прибор, сыгравший важную роль в развитии фотограмметрии [40]. 364
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Изобретение кинематографа предъявило к приборостроению свои требо- вания — понадобились киносъемочные, кинопроекционные и киноко- пировальные аппараты [41]. Значительное развитие в рассматриваемый период получили также специальные приборы для оптического производства, приборы для оп- ределения качества поверхностей, рефлектометры, рефрактометры, интер- ферометры. Во второй половине XIX — начале XX в. приборостроение сложилось уже как самостоятельная отрасль промышленности. 3. РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОПТИКИ КАК^ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ БАЗЫ ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ По традиции чисто условно принято подразделять'оптику'1 на физичес- кую, геометрическую и физиологическую. Физическая оптика — естест- венная наука, так как объектом ее исследования является природа — свет и его свойства. К естественным наукам оптического цикла относятся также физиологическая оптика и фотометрия. Связующим звеном в области оптики между упомянутыми выше естест- венными науками и техникой (в данном случае — оптическими прибора- рами) является техническая наука — техническая оптика. В настоящее время существует множество терминов, определяющих техническую науку в области оптики: прикладная оптика, инструментальная оптика, инже- нерная оптика, техническая оптика, практическая оптика и др. Ниже мы будем использовать термин «техническая оптика» как наиболее соответствующий изучаемому вопросу [42]. С самого начала своего развития техническая оптика отделилась от физической: «Ученый мир Европы XVII и XVIII вв.,— писал С. И. Ва- вилов,— с усердием занимался искусством шлифовки и полировки линз и зеркал, конструкцией оптических систем, их расчетом и усовершенство- ванием. Прямо или косвенно именно практические запросы заставили ув- лечься оптикой Декарта, Ньютона, Гюйгенса, Эйлера, Ломоносова. Эта «оптотехническая» линия, по современной терминологии, неуклонно и последовательно простирается от Галилея до нашего времени, проходя через такие этапы, как построение 48-дюймового телескопа Гершеля в 1799 г., микроскопа Аббе в конце XIX в. и колоссальный рост военной оптики со времени мировой войны. Вокруг этого стержня путанными зиг- загами развивается физическая оптика, учение о свете, приобретая толь- ко в XIX в., наряду с теоретическим, и некоторые практическое значе- ние...» [43]. Статус самостоятельности технической оптики как технической науки подтверждается наличием своей теории — общей теории оптических систем. Развитие этой теории ведет к расширению областей применения техниче- ской оптики [44]. Рассматриваемый период в развитии технической оптики характеризу- ется становлением и развитием общей теории оптических систем и рас- ширением областей ее применения [45]. Первые попытки создать единую теорию оптических приборов были сде- ланы еще в XVII в. Коренные изменения в методике расчета оптических сис- 365
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении тем произошли значительно позже — в середине XIX в. в результате раз- работки немецким ученым К. Ф. Гауссом теории идеальной оптической системы [46]. Указанная теория отвечала на вопрос, как следует строить конкретную оптическую систему (телескоп, зрительную трубу, микроскоп и др.), и давала возможность определить основные габаритные размеры бу- дущей конструкции оптического прибора. Однако теория идеальной оптической системы не давала возможность оценить качество изображения, даваемого оптическим инструментом, а главное, не позволяла решить вопрос о влиянии конструктивных элементов линз (радиус кривизны, диаметр, толщина, показатель преломления) на ве- личину аберраций (ошибок), даваемых оптическими приборами [47]. Со- вершенствование модели идеальной оптической системы привело к разра- ботке общей теории аберраций оптических систем. Теория аберраций оптических систем, для общего случая, была раз- работана во второй половине XIX в. в трудах Л. Зейделя и Й. Петцваля. Разложение аберраций в ряд на основании теории эйконала (для абер- раций третьего порядка) было выполнено К. Шварцшильдом в 1905 г. 148]. Разработка теории аберраций не являлась самоцелью, а была вызвана практической необходимостью. Вторая половина XIX в. ознаменовалась бурным развитием фотографической оптики. На повестке дня стояла задача расчета фотографических объективов с высокой светосилой и боль- шой разрешающей способностью. Чтобы фотографические объективы давали изображения высокого качества, к ним предъявляли повышен- ные требования аберрационной коррекции. До этого времени (до середины XIX в.) объективы фотоаппаратов строили в основном из комбинации двух линз. Аберрации таких объективов удавалось исправлять эмпири- ческим путем, последовательно изменяя радиусы кривизны линз и подби- рая показатели преломления стекол, из которых эти линзы были изготов- лены. Двухлинзовые объективы Шевалье значительно недоисправляли сферическую аберрацию. Хроматические аберрации в этих объективах удавалось исправлять подбором соответствующих сортов стекол. Вследствие резкого повышения требований к качеству изображения, даваемого фотообъективом, использование совокупности только двух линз оказалось недостаточным. Начали строить оптические системы из трех и более линз. Крупным событием в истории инструментальной оптики стало создание в 1840 г. Й. Иетцвалем портретного объектива, далеко опе- редившего оптическую технику своего времени. Объектив Петцваля имел большое относительное отверстие (1 : 3,2). У этого объектива впервые было достигнуто одновременное исправление многих аберраций [49]. При та- кой большой апертуре, какой обладал объектив Петцваля, этого было достигнуть очень трудно. Объективы Петцваля получили широкое распрост- ранение и находились в эксплуатации более 100 лет. Методика, которой пользовался ученый, не сохранилась, однако известно, что он построил свой портретный объектив на основании аналитических расчетов аберра- ций. Работа по созданию этого объектива была осуществлена в чрезвы- чайно короткие сроки (1836—1840 гг.). При этом был решен целый комп- лекс задач технической оптики: оценка качества изображения, выбор типа оптической системы, создание техники расчета оптических систем и др. Уже значительно позже, в 1865 г., А. Штейнгель создал симметричный 366
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Фотографическая оптика конца XIX — начала XX в. Слева — симметричный анастигмат «Плана?» (1897 г.), справа — объектив П. Рудольфа «Тессар» (1902 г.) объектив-апланат, уступающий, однако,по своей светосиле объективу Петц- валя [50]. В 1891 г. сотрудник фирмы «Karl Ziess» П. Рудольф сделал первую по- пытку создать объектив-анастигмат с большой апертурой [51] (объектив «Протар»). В 1892 г. появилась конструкция симметричного анастигма- та «Дагор», имеющего хорошую коррекцию астигматизма и малую ди- сторсию изображения. К началу XX в. фотографическая оптика уже насчитывала довольно большое число разнообразных конструкций фотообъективов. Кроме двой- ных анастигматов, она пополнилась трехлинзовым анастигматом типа «триплет», разработанным в 1893 г. английским оптиком Тейлором для фирмы «Кук»; в 1900 г. Гёёг создал широкоугольный объектив «Гипергон» с полем зрения 135°; в 1902 г. немецкий оптик П. Рудольф создал извест- ный четырехлинзовый объектив «Тессар». К этому же периоду относится и ряд работ по исследованию простей- ших оптических систем с помощью теории аберраций третьего поряд- ка [52]. Однако эти исследования не могли удовлетворить запросов прак- тической разработки новых оптических систем. Это привело в дальнейшем к попыткам введения соответствующих поправок к формулам теории абер- раций третьего порядка [53]. Параллельно с теорией аберраций оптических систем развивались тео- рия и практика построения оптического изображения. Со времен И. Кеп- лера и Р. Декарта существовало мнение, что при идеальном изготовлении оптических систем можно увидеть любые, сколь угодно малые подробности объекта наблюдения или, говоря современным языком, что разрешающая сила идеального оптического прибора бесконечна. Качественно новым этапом в развитии теории оптических приборов явилась теория Эрнста Аббе и Д. Рэлея (70—80-е годы XIX в.), которые показали, что волно- 367
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Эрнстп Аббе (1840-1905 гг.) вая природа света ставит предел разрешающей способности оптиче- ских систем в том смысле, что точ- ке в пространстве предметов соот- ветствует пятно ненулевого разме- ра в пространстве изображений, и тем самым подобие между пред- метом и его изображением наруше- но в пределах этого дифракцион- ного пятна. Тем самым Аббе ис- пользовал данные физической оп- тики для объяснения теории опти- ческого изображения [54]. Привлечение данных физиче- ской оптики к объяснению неко- торых вопросов теории оптических систем было вызвано практической необходимостью и в первую оче- редь стремлением оптиков увели- чить разрешающую способность микроскопов. Главное препятствие для дальнейшего совершенствова- ния микроскопов оптики XIX в. видели в чисто технических труд- ностях, а именно в устранении сферической и хроматической абер- раций. Вероятно, считалось, что увеличение микроскопа можно по- вышать беспредельно. В 1869 г. И. Б. Листинг предложил новую конструкцию микроскопа, позволяющую, по его мнению, получить увеличение до 32 000 раз и более. В этой связи Г. Гельмгольц в 1874 г. в статье «Теоретическая граница способности микроскопа» поставил вопрос о пределах возможности повы- шения увеличения микроскопа без существенного ущерба для микроско- пического изображения. Гельмгольц показал, что яркость изображения, даваемого оптическим инструментом, в самом лучшем случае может быть равна только яркости предмета, видимого невооруженным глазом. По этой причине в микроскопе Листинга при его предполагаемом громадном уве- личении яркость изображения сделалась бы настолько ничтожной, что глаз не был бы в состоянии различить что-либо. Однако Гельмгольц установил, что еще больше на качество изображе- ния в микроскопе влияет дифракция, устанавливающая предел полезному увеличению микроскопа. Таким образом, согласно теории Гельмгольца, существуют два рода явлений, ставящих предел разрешающей способности микроскопа: 1) умень- шение яркости изображения с ростом увеличения; 2) дифракция. По мере повышения увеличения неизбежно падает яркость изображения и растет дифракция, причем это ни в коей мере не зависит от конструкции микроскопа и является общим законом для всех оптических инструментов. Иначе рассуждал Э. Аббе, поставивший задачу изготовления объекти- 368
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении вов на основании точных теоретических вычислений. В этой связи ему пришлось решать ряд вопросов, связанных со значением величины аперту- ры микроскопа и увеличением его разрешающей способности. Здесь теория тесно переплеталась с практикой. После нескольких лет упорного труда ученого были впервые выпущены объективы оптических инструментов, изготовленные и рассчитанные иск- лючительно на основании теоретических соображений и инженерных рас- четов. В 1873 г. Аббе опубликовал свои исследования о микроскопе [54]. Этот оптический инструмент предстал в совершенно новом свете: впервые были выяснены функции объектива и окуляра, проведена классификация различных аберраций, разработана теория микроскопического изобра- жения и, наконец, были установлены пределы разрешающей способности оптических инструментов. Согласно теории Аббе, изображение в микроскопе получается двумя последовательными этапами: 1) образованием дифракционной картины в фокальной плоскости (а:') по методу Й. Фраунгофера; 2) образованием из отклоненных пучков оптического изображения А"В" в сопряженной плоскости х". После теоретических исследований Аббе стали изготовлять оптические системы, почти достигающие границ тех возможностей, которые разреша- ются волновой природой света. Характеризуя роль творчества Аббе в развитии оптики, академик Д. С. Рождественский писал: «Аббе впервые ясно показал, что каждой остроте инструмента соответствует свой предел возможности. Нельзя грубы- ми пальцами обрабатывать даже мягкий материал с точностью до сотой миллиметра, для этого нужны тонкие инструменты. Тончайший же из всех инструментов — это длина волны. Нельзя видеть объекты меньше полудли- ны волны,— утверждает дифракционная теория Аббе,— и нельзя полу- Схема образования изображения в микроскопе по Э. Аббе (1873 г.) х* — фокальная плоскость; х" — сопряженная плоскость, в которой расположено оптическое изо- бражение А", В", образованное отклоненным пучком лучей 24 Заказ 727 369
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении чить изображение меньше полудлины волны, т. е. меньше 1/4 микрона... Таким образом, гением Аббе установлено сознательное творчество в мик- роскопии и достигнуты пределы возможного» [55, с. 331]. Из всего сказанного следует, что именно волновые свойства света оп- ределяют предел разрешения в оптических приборах. В дальнейшем были предприняты попытки отказаться от световых волн и использовать для получения изображения в микроскопе более мелкие частицы материи электроны, а затем и нейтроны. Использование для этой цели электронов привело к возникновению новых приборов — электронных микроско- пов. В рассматриваемый период произошли также и структурные изменения в технической оптике. Вплоть до конца XIX в. существовало мнение, что общая теория оптических систем, составляющая основу технической оптики, сводится лишь к геометрической оптике. Многие ученые-оптики считали, что теория оптических систем основана на двух-трех положениях (аксиомах) геометрической оптики, из которых дедуктивным образом мо- гут быть получены все свойства этих систем. Однако по мере того, как расширялась область применения оптических систем и возникала настоя- тельная потребность в создании оптических систем с высоким качеством изображения, становилось необходимым учитывать также аберрации, воз- никающие вследствие явления дифракции. Знания законов только гео- метрической оптики оказалось недостаточным и возникла необходимость использования законов физической оптики. Кроме того, расширение об- ластей применения оптических систем в условиях темновой адаптации и в крайних областях спектра (ультрафиолетовой и инфракрасной), так же как и вопросы, связанные с оценкой качества изображения, потребовали более глубокого знания свойств зрительного аппарата, т. е. возникла пот- ребность и в привлечении законов физиологической оптики для проекти- рования и расчета оптических систем. Переход к массовому производству оптических приборов потребовал также исследований допусков на конструктивные элементы оптических деталей, что также требовало глубоких знаний из области физической, физиологической оптики и фотометрии. Так постепенно усложнялась струк- тура технической оптики и расширялись ее взаимосвязи с другими есте- ственными и техническими науками. Другой характерной чертой этого периода является расширение обла- стей применения технической оптики, для чего используются инфракрас- ное излучение, ультрафиолетовое излучение и люминесценция. В резуль- тате исследований инфракрасного диапазона спектра и возможностей ши- рокого практического использования этого вида излучения появилась новая область науки и техники — инфракрасная техника, а затем и новая область приборостроения — «оптико-электронные приборы». Получает дальнейшее развитие и спектроскопия — возникает инфракрасная спект- роскопия — мощное средство для исследования молекулярной структуры веществ. Успехи, достигнутые в изготовлении фотографических объектов, значительно облегчили задачу массового изготовления спектрографов и других оптических инструментов и приборов. Рассматриваемый период в развитии технической оптики ознаменовал- ся также бурным развитием теории и практики оптических измерений. При историческом рассмотрении различных методов оптических измерений 370
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении обнаруживается закономерное их совершенствование параллельно с раз- витием оптических приборов и инструментов. Первым методом испытания оптических систем («по звезде») мы обяза- ны Г. Галилею. Этот метод, несмотря на более чем трехсотлетнюю давность, часто употребляется и в настоящее время. Испытуемую оптическую систе- му в этом случае устанавливают так, чтобы образовалось действительное изображение звезды или ее «модели» — освещенного отверстия; при этом методе получаемое изображение рассматривают через окуляр (или мик- роскоп). Иными словами, мы, по существу, строим оптическую схему теле- скопа, при помощи которого наблюдаем звезду. Однако хотя этот метод и был первым, но он далеко не был лучшим, так как не позволял установить, где именно следует искать дефект опти- ческой системы и судить о величине этого дефекта. Понадобилось двести лет, пока были найдены новые методы измерений, встречающиеся прежде всего в классических произведениях Л. Фуко (1859 г.) [56]. В них он изла- гал три метода исследования оптических систем. Наибольшее распростра- нение получил метод «ножа», позволяющий непосредственно наблюдать зональные ошибки и давать качественную оценку оптическим системам. Этот метод применяют и по сей день при изготовлении точных астрономи- ческих объективов. Он основан на введении тонкого края экрана (лезвия ножа) в изображение бесконечно удаленной точки (звезды), образуемое оптической системой в ее фокусе. Хотя вклад Фуко в развитие практической оптики велик, все же его методы оптических измерений не были безупречны. В 1880 г. Г. Фогель ввел важное усовершенствование измерительного прибора для оценки хро- матической аберрации оптических систем. На оси испытуемой оптической системы он предложил установить спектроскоп таким образом, чтобы изоб- ражение звезды получалось прямо на щели. Если хроматическая аберра- ция отсутствовала, то ширина светящегося диска на щели для всех длин волн была одинакова. Фогель предложил также и более простой, но менее точный способ конт- роля величины хроматической аберрации, получивший название метода окулярного спектроскопа. Эти методы Фогеля были первыми количествен- ными методами оценки величины хроматизма оптических систем. В 1904 г. Л. Ритчи использовал видоизмененный «метод ножа» Фуко для оценки величины сферической аберрации. Однако этот способ не получил широкого распространения, потому что в том же 1904 г. И. Гартман опубли- ковал свой метод, пригодный для точных измерений как сферической, так и хроматической аберраций. Метод Гартмана был основан на геометрическом представлении о луче как о прямой линии. Для осуществления измерений перед испытуемым объективом на пути хода параллельного пучка лучей, вышедшего из объек- тива коллиматора, в фокальной плоскости которого помещалась диафрагма с круглыми отверстиями, ставили непрозрачный экран с отверстиями малого диаметра. Точность измерения аберраций при этом методе состав- ляла ±0,01—0,02мм. К недостаткам метода Гартмана следует отнести необ- ходимость большого количества измерений для получения требуемых ре- зультатов. Все указанные выше методы были основаны на законах геометрической оптики без учета волновых свойств света. Только в 1912 г. появился пер- 371 24*
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении вый интерференционный метод. В 1918 г. был построен интерфе- рометр Ф. Твеймэна. В основе его лежала идея получения от иссле- дуемой оптической системы свето- вой волны, которая при отсутствии аберраций должна быть совершен- но плоской. Эту волну он сравни- вал с другой заведомо плоской вол- ной. Таким образом, Твеймэн счи- тал, что геометрической оптики уже недостаточно для правильной оценки качества работы оптической системы и необходимо учитывать волновые свойства света. В даль- нейшем был предложен ряд интер- ференционных методов испытания оптических систем (интерферомет- ры Майкельсона, Ветцмана, Фре- неля). Все перечисленные выше мето- ды служили в основном для изме- рений аберраций оптических си- стем. Вместе с тем на практике ча- сто требовалось измерить такие характеристики оптической систе- мы, как ее фокусное расстояние и увеличение. Конструкции соот- ветствующих приборов для указан- ных целей были предложены во второй половине XIX в. Э. Аббе. Измерение фокусного расстояния по методу Аббе было основано на определении увеличения для не- скольких (не менее чем для двух) различных положений предмета, находящегося на оптической оси испытуемой оптической системы, причем расстояние между положе- ниями предмета должно быть из- вестно. Для измерения увеличения ми- кроскопа Аббе предложил прибор, b I Оптические измерительные приборы Э. Аббе, изготовляемые на фирме «Карл Цейсъ (Германия, вторая половина XIX в.) Вверху — апертометр Аббе, установленный на предметном столике микроскопа; внизу — фо- нометр Аббе 372
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении получивший название «рисоваль- ного прибора Аббе». В настоящее время этот прибор используют в основном для зарисовки пред- метов, видимых в поле зрения микроскопа. Для определения числовой апертуры объектива микроскопа в конце XIX в. применяли апер- тометр Аббе, состоящий из полу- круглой стеклянной пластинки с нанесенными на ней двумя шка- лами и подвижными рамками. Кроме этих оптических измери- тельныхприборов, Аббе разработал конструкции рефрактометра, сфе- рометра и контактного микромет- ра. Эти приборы предназначались для точного измерения показателя Сферометр Э. Аббе (вторая половина XIX в.) преломления, радиусов кривизны линз и измерения длин различных предметов. Заметных успехов в развитии оптики в конце XIX — начале XX Так, в 1888—1889 гг. профессор Московского университета А. Г. Сто- в. достигли и русские ученые. летов провел большое число оригинальных опытов по изучению фотоэлект- рического эффекта, в результате которых установил основные законы внеш- него фотоэффекта и истинные причины этого явления [57]. Эти работы по- лучили мировую известность и стали основополагающими в области изучения фотоэлектрических явлений. Крупный вклад в теоретическую оптику рассматриваемого периода внесли П. Н. Лебедев, Б. Б. Голицын, Т. П. Кравец, П. П. Лазарев, А. Ф. Иоффе и др. Замечательные экспериментальные исследования по оптике были вы- полнены в 1905—1912 гг. Н. А. Умовым. Открытая им зависимость между поляризацией света и его поглощением легла в основу нового оригиналь- ного метода изучения поглощения тел, названного им спектрополяриско- пическим. Метод Умова позволял определить полосы поглощения в тех случаях, когда другие методы были неприменимы. Например, он давал возможность исследовать растворы очень малой концентрации. Для практической реализации своего метода Н. А. Умов в 1912 г. раз- работал специальный прибор [59], состоящий из подъемного горизонталь- ного столика, на котором помещался объект исследований; двух труб, кол- лиматорной и зрительной, каждая из которых может вращаться в вер- тикальной плоскости. В качестве источника света использовали лампу Нернста. Этот спектрополярископический прибор был изготовлен по указа- ниям Умова немецкой фирмой Р. Фюсса. Из переписки Умова с руководите- лем этой фирмы К. Лейссом видно, что Умов до конца своих дней работал над усовершенствованием прибора [60]. Одновременно велись работы по технической оптике под руководством А. Н. Крылова, Я. Н. Перепелкина и А. Л. Гершуна, который был 373
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении не только специалистом в области оптического приборостроения. Его перу принадлежат работы по технической оптике. В работе «Об оптиче- ских инструментах» (1898 г.) А. Л. Гершун на основании тщательного ана- лиза состояния оптики наметил дальнейшие пути развития оптического приборостроения. Он считал необходимым применение законов физической оптики для развития общей теории оптических систем, а следовательно, и для конструирования и расчета совершенных оптических приборов: «Конструкция оптических инструментов, возросшая на учении о луче, дошла в настоящее время благодаря требованиям науки и практики уже до столь высокого совершенства, что дальнейшие успехи ее сделались возможными лишь при условии более внимательного изучения самого процесса появ- ления оптического изображения; это, в свою очередь, вызвало необходи- мость оставить понятие о луче и вернуться к основному представлению о волне и ее измерениях» [61]. Не менее важной была работа А. Л. Гершуна об исследовании оптических свойств фотографических объективов (1894 г.). Уже в начале своей деятельности он понимал важное значение организации производства оптического стекла для дальнейшего развития оптического приборостроения в России. 2 декабря 1894 г. на заседании Русского технического общества он сделал сообщение: «О приборе для ис- следования качества вообще оптических стекол» [62]. В дальнейшем задача организации в России производства оптического стекла была блестяще решена Д. С. Рождественским, И. В. Гребенщиковым, Н. Н. Качаловым, А. А. Лебедевым и рядом других русских ученых. В конце 1918 г. в Петрограде по инициативе выдающегося ученого, профессора Петроградского университета Д. С. Рождественского [63] был создан Государственный оптический институт (ГОИ) [64]. 4 ЗАРОЖДЕНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ f Толчком к развитию оптико-электронных приборов явилось обнару- жение в 1800 г. английским астрономом Вильямом Гершелем нового явле- ния природы — инфракрасного излучения [65]. Ученый провел серию опытов, чтобы выяснить, какой нагревающей способностью обладают различные участки солнечного спектра [66]. Он исследовал спектр, спроектированный на стол с помощью призмы, исполь- зуя в качестве приемника солнечных лучей чувствительный ртутный термо- метр, который можно было передвигать вдоль спектра. Гершель был удив- лен, обнаружив, что нагрев возрастал по направлению к красному концу спектра и не достигал максимума до тех пор, пока термометр не был вы- двинут за границу видимого участка спектра. Этим он установил такой вид излучения, которое, проходя через призму, преломляется меньше, чем красный свет, и к которому глаз нечувствителен. В опыте В. Гершеля ес- тественный приемник солнечного излучения — глаз, заменен искусствен- ным приемником — термометром. Улучшение качества работы первого приемника инфракрасного из- лучения — термометра — эволюционным путем, т. е. путем совершенст- вования его конструкции, не дало удовлетворительного результата. Необ- ходимо было найти другие физические явления, связанные с характерным 374
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Использование термобатареи М. Меллони с гальванометром для исследования инфра- красного излучения (Италия, середина XIX в.) действием инфракрасных лучей, т. е. необходим был революционный ска- чок в развитии приемников излучения. В 1830 г. был изобретен прибор для измерения малых разностей температур («термопары»), основанный на термоэлектрическом эффекте, который был открыт Т. И. Зеебеком в 1821 г. Термопара стала не только индикатором излучения, но и преобразователем его в иной вид энергии — электрическую энергию. Несколько таких тер- мопар, соединенных последовательно, были использованы итальянским ученым М. Меллони (1835 г.) в качестве приемника излучения и были на- званы термоэлектрической батареей или термостолбиком. Такой прибор был намного чувствительнее использовавшихся ранее термометров и в течение следующего полустолетия стал наиболее широко применяемым при- емником излучений. Использованиетермомультипликатора в установке В. Гершеля привело, по существу, к созданию первой оптико-электронной системы [67]. При помощи термобатареи Мелдони значительно расширил наблюдаемый диа- пазон инфракрасного спектра, однако до открытия спектрального анализа в 50-х годах XIX в. и в первые 10—15 лет после его открытия наука мало продвинулась в направлении создания новых приемников излучений. Это объяснялось двумя причинами: во-первых, отсутствие практически пригод- ных гальванометров достаточной чувствительности сильно снижало точ- ность этогометода, во-вторых, в указанный период, когда развитие спектро- скопии было нацелено главным образом для удовлетворения практических нужд химии и металлургии, казалось возможным ограничиться изучением 375
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Мипротазиметр Т. А. Эдисона и его использование совместно с гальванометром для измерения интенсивности инфракрасного излучения (США, 70-е годы XIX в.) видимой и отчасти ультрафиолетовой областей спектра. Лишь с разви- тием нефтеперерабатывающей промышленности и синтеза тяжелых органи- ческих соединений спектральный анализ в инфракрасной области спектра начал постепенно приобретать все большее практическое значение. Тем не менее во второй половине XIX в. развитие термоэлектрических методов регистрации инфракрасного излучения получило толчок в связи с изучением распределения энергии в спектре, потребовавших применения измеритель- ных приборов, не обладающих селективными свойствами. Кроме того, воз- можность использования тепловых приемников для определения темпера- туры удаленных источников (звезд, планет) по их тепловому излучению, давно привлекало внимание астрономов. Начиная с 1870 г. телескоп в сочетании с термоэлектрическим приемником использовали для радиомет- рического определения температуры Луны и других планет [68]. В 1873 г. эти исследования были продолжены Е. Россом. Им был сфор- мулирован закон поглощения инфракрасного излучения Луны земной атмосферой, зафиксированы изменения излучения в зависимости от фаз Луны [69]. В 1885 г. С. П. Ланглей провел радиометрические измерения во время лунного затмения [70]. В 70-х годах XIX в. появился новый тип приемника теплового излуче- ния, созданный Т. А. Эдисоном и названный им тазиметром. Идея созда- ния этого приемника излучения возникла у Эдисона во время работы над проблемами постройки различных конструкций телефонных аппаратов. 376
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Ученый обнаружил, чтотепловая радиация может быть определена по изме- нению электрического сопротивления элемента из прессованного угля, соединенного с приемной площадкой, на которой фокусируется тепловое излучение. Эдисон использовал тазиметр совместно с зеркальным гальва- нометром Томсона для определения температуры нагретых тел на расстоя- нии. Эдисон считал свой приемник излучения более чувствительным, чем термостолбик М. Меллони, и рекомендовал его мореплавателям для рас- познавания приближения ледяных гор, раньше чем они станут видимы невооруженным глазом. Однако для перехода к более широкому практи- ческому использованию инфракрасного излучения и созданию новых оп- тико-электронных систем необходимо было заложить научный фунда- мент — физические основы оптико-электронного приборостроения. Одной из важных проблем физики конца XIX в. было научное обос- нование распределения длин волн теплового излучения, испускаемого на- гретой средой сквозь малое отверстие, т. е. моделью черного тела. Один из пионеров инфракрасной техники С. П. Ланглей в 1889 г. писал: «...не- посредственно перед нами встает одна громадная проблема, ожидающая решения. Я имею ввиду установление связи между температурой и излуче- нием, ибомы почти ничего об этом не знаем; ...этот вопрос интересует сей- час всех ученых» [71]. Решение этой проблемы привело к созданию в 1900 г. Максом Планком квантовой теории. Основные законы инфракрасного излучения были открыты Г. Кирх- гофом (1859), Й. Стефаном (1879), Л. Больцманом (1884), Б. Б. Голи- цыным (1890—1893), В. Вином (1894—1896), Дж. В. Рэлеем и Дж. X. Джинсом (1900—1905), М. Планком (1900) [67]. Следующей важной проблемой, которая занимала большинство иссле- дователей инфракрасной области спектра, было определение длинновол- нового предела инфракрасного излучения. Применяемые средства обнару- жения ИК-излучения были крайне несовершенны, необходимо было соз- дать принципиально новые, более совершенные и чувствительные прием- ники инфракрасных лучей. Важным шагом в этом направлении было соз- дание термобатареи (М. Меллони, 1835) и болометра (С. П. Ланглей, 1880). Возросшая' чувствительность приемников давала возможность ис- пользовать дифракционные решетки для получения более высокой диспер- сии и для измерения длин волн. В 1861—1864 гг. Дж. Максвеллом была разработана теория электро- магнитных волн. Электромагнитная природа инфракрасного излучения была подтверждена опытом, поставленным в 1889 г. Г. Герцем, которому удалось создать электрическим способом инфракрасное излучение с очень большой длиной волны (порядка нескольких миллиметров). Было дока- зано, что не существует разницы между электромагнитными волнами, созданными электрическим или термическим путем. Более того, эксперимен- ты с инфракрасным излучением во многом подтвердили электромагнит- ную теорию Максвелла. С1896 г. начинаются встречные поиски по генери- рованию все более и более коротких волн Герца. В 1896 г. русский физик П. Н. Лебедев, продолжая опыты Г. Герца, нашел простой способ генерирования электромагнитных волн длиной 1 см. Способ получения длинноволнового излучения, предложенный Лебеде- вым, состоял в отсортировании из всего спектра длинноволнового излуче- ния отражением его от металлических решеток. 377
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Работы П. Н. Лебедева были продолжены русской ученой А. А. Гла- голевой-Аркадьевой [73]. В 1922—1924 гг. она показала, что ИК-излуче- ние с длиной волны 90 мкм можно генерировать возбуждением маленьких осцилляторов Герца в виде латунных опилок, погруженных в масло [74]. В 1923 г. Э. Ф. Никольс и И. Д. Тир, используя дифракционную решетку для измерения длин волн, показали, что можно генерировать волны Герца короче 220 мкм. В последующие годы стало возможным генерирование ко- герентных волн порядка нескольких миллиметров и стало ясно, что разрыв между длинноволновым ИК-излучением и радиоволнами был ликвиди- рован. Таким образом, соединились спектры радиоколебаний и инфракрасного излучения, поэтому верхняя длинноволновая граница последнего является чисто условной. Обычно длинноволновой границей инфракрасного излу- чения принято считать 750 мкм. Итак, на протяжении XIX — начала XX вв. было установлено, что инфракрасное излучение занимает невидимую для глаза область электро- магнитного спектра, начинающуюся непосредственно за видимыми красны- ми лучами и простирающуюся условно до области микрорадиоволн, т. е. диапазон от 0,75 до 1000 мкм. Так как этот диапазон перекрывает довольно большую область элект- ромагнитного спектра, то для удобства весь ИК-диапазон излучений разде- ляют натри поддиапазона: коротковолновый (0,75—1,5 мкм), средневол- новый (1,5—10 мкм), длинноволновый (10—1000 мкм). Такое подразделение определяется главным образом областями исполь- зования зтих излучений и приборами, применяемыми для их обнаружения и измерения. Видимый спектр является небольшой специфической областью элект- ромагнитного спектра излучения и ограничен, с одной стороны, коротко- волновым ультрафиолетовым излучением, а с другой — длинноволновым инфракрасным излучением. Излучения большинства нагретых тел имеют длины волн порядка нескольких микрометров. Излучение земной поверхно- сти имеет длину волны около 10 мкм. Существенное различие между радио- волнами и волнами инфракрасного излучения то, что радиоволны можно ге- нерировать электрическим путем, как группы волн с четко определенной фазой. Наиболее короткая волна, при которой это возможно, приближается к 1 мм. Ближнее инфракрасное излучение обладает почти всеми физическими свойствами видимого света, за исключением того, что оно невидимо для глаза. Поэтому для его обнаружения и измерения применяют большей частью те же методы, которые используют для обнаружения и измерения видимого света. Отличительными особенностями инфракрасного излучения, определив- шими в конечном итоге его применение, являются: 1) совпадение энергии квантов инфракрасного излучения с энергией переходов между энергетиче- скими уровнями молекул и свободных электронов в веществе; именно ин- фракрасная область спектра заключает в себе огромный объем информации о состоянии вещества на молекулярном уровне; 2) в инфракрасной об- ласти спектра сосредоточено тепловое излучение тел с температурами от 4 до 3000 К. Сам термин «инфракрасное излучение» был впервые введен В. Абне- ем в 1881 г. 378
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Разработка физических принципов оптико-электронной техники и соз- дание новых Приемников излучений способствовали расширению областей ее применения. Вначале инфракрасные приборы использовали только для лабораторных исследований самого излучения. С 1870 г. астрономы стали применять приемники излучения (термоэлементы) с телескопами для оцен- ки температуры звезд и планет по их тепловому излучению. Дальнейшее развитие тепловых приемников излучений, стимулировавшееся новыми потребностями науки и техники, привело к созданию разнообразных пиро- и радиометрических приборов, которые стали новым средством для изуче- ния тепловых явлений. В рассматриваемый период бурное развитие получают оптические си- стемы связи. В 1870 г. был изобретен светосигнальный прибор Манжена, который долго применялся в XIX в. в различных армиях. Он со- стоял из керосиновой лампы, расположенной в металлическом ящике. Пламя лампы, находившееся в фокусе линзы диаметром около 100 мм, давало параллельный световой пучок, прерыванием которого и подавались телеграфные сигналы по азбуке Морзе. Примерно в это же время (середина XIX в.), когда не только не существовало фотоприемников, необходимейшей части всякого оптико-электронного прибора, но и сам фотоэлектрический эффект еще не был открыт, делались попытки создать прибор для передачи и приема оптических сигналов, модулированных звуковой частотой. В качестве индикаторов приходящих сигналов применялись довольно гру- бые устройства, действие которых основывалось на тепловом нагревании световыми лучами. Понятно, что такого рода устройства не могли рабо- тать удовлетворительно: они были мало чувствительны и обладали большой инерционностью. Только после развития техники изготовления фотоэле- ментов оптическая телефония получила основу для своего развития. В 1880 г. А. Г. Белл построил так называемый фотофон, состоящий из передатчика, модулированного звуковой частотой пучка лучей, и прием- ника с селеновым фотоэлементом. Вышедший из передающей станции па- раллельной пучок лучей падал на зеркальную мембрану микрофона и после отражения от нее направлялся к приемной станции. При колеба- ниях мембраны поверхность ее деформировалась и в зависимости от сте- пени отклонения от плоскости пучок отраженных ею лучей становился бо- лее или менее расходящимся. В приемную часть, следовательно, поступало большее или меньшее количество света. 1880 г. можно считать годом рож- дения оптических систем связи. На протяжении последующих лет было разработано и описано различными авторами несколько систем оптичес- ких телефонов, различающихся между собой по преимуществу способами получения модулированного пучка световых лучей. Наибольший инте- рес представляет способ модуляции светового потока, предложенный в 1897 г. Г. Симоном. Он использовал в качестве источника излучения дуго- вую лампу, предложенную русским изобретателем П. Н. Яблочковым, уста- новленную в фокусе передающего параболического зеркала. Излучение лампы модулировалось системой, состоящей из микрофона, трансформа- тора и источников питания. Дальность работы телефона Симона была в десять раз больше дальности работы фотофона Белла и достигала при- мерно 2,5 км. Интересно отметить, что еще до применения фотоэлементов в оптической телеграфии и телефонии К. Циклер предложил оригинальный способ оптд- 379
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Работа на световом телефоне А. Г. Бема (1880 г.) 380
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении ческой связи на ультрафиолетовых лучах. Дальность передачи при этом со- ставляла более 1 км, однако практического применения такой способ связи не получил вследствие несовершенства приемного устройства. Следующая попытка использования ультрафиолетового диапазона спектра для средств связи принадлежит К. Майорана (Италия). В своем оптическом телефоне он впервые применил комбинацию фотоэлемента и однолампового усилителя. Дальность действия оптического телефона Майорана составляла 16 км. Источником излучений служила ртутная ду- говая лампа с фильтром. Модуляция осуществлялась по способу «говорящей дуги». В конце XIX в. были проведены также эксперименты по использова- нию инфракрасных лучей для оптической связи. В качестве приемников излучений в системах оптической связи такого типа вначале использова- лись термобатареи М. Меллони. С исторической точки зрения интерес представляет термофон Е. Мер- кадье. В отличие от фотофона Белла модуляция излучений достигалась здесь посредством применения специального вращающегося стеклянного диска — растра, имеющего несколько концентрических рядов равноот- стоящих отверстий. Последовавшее в конце XIX — начале XX в. бурное развитие элект- ротехники и в частности техники проводной связи —телеграфа и телефона оттеснило оптическую телефонию, а получившее во время первой мировой войны чрезвычайно широкое распространение радио, казалось, совсем вытеснило ее из арсенала техники связи. Однако опыт той же войны по- казал, что в большом числе случаев в тактическом отношении оптические средства связи имеют значительные преимущества перед прочими ее видами. Отсутствиенеобходимости прокладывать линию связи между пунктами при- ема и передачи выгодным образом отличало оптическую связь от проволоч- ной. В то же время радио, как оказалось, не всегда может успешно разре- шить проблему беспроволочной связи (к недостаткам радиосвязи следует отнести взаимные помехи и трудности связи при значительном насыщении радиосредствами эфира, а также трудность сохранения секретности связи и, следовательно, возможность перехвата радиосообщений и пеленгации самих станций). Оптическая телефония в большой степени свободна от недостатков того и другого способов связи. Применение хорошо рассчитан- ной оптики и правильный выбор источника света позволяли получать столь малый конус распространения световых сигналов, что перехват их становился практически невозможным. Создание новых приемников излучений (фотоэлементов, фотосопротив- лений и т. д.), а также изобретение способа усиления фототоков резко повысило чувствительность и дальность действия оптических телефонов. В 20-х годах XX в. Майорана (Италия) в своей системе оптического телефона усовершенствовал способ Белла: модулирующее зеркальце, свя- занное с мембраной, помещено не в параллельном пучке лучей, а в месте изображения источника света [10]. Это позволило значительно уменьшить размеры передающего зеркальца и его вес и тем самым улучшить качество передачи. Им же был сконструирован первый оптический телефон, работаю- щий в инфракрасной области спектра. В конце 20-х годов Ф. Шреттер соз- дал самый совершенный в то время оптический телефон, работающий в инфракрасном диапазоне спектра [111. Его передающая часть включала 381
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении в себя микрофон, микрофонный усилитель, выполненный на трехэлектрод- ной лампе, и источник излучения— гелиевую лампу тлеющего разряда с инфракрасным фильтром. Приемная часть состояла из двухлампового электронного усилителя фототоков и селен-теллурового фотоэлемента в качестве приемника излучений. Дальность действия такого оптического телефона достигала 20 км (при работе в ночных условиях). Усовершенст- вованиям подверглись и способы модуляции светового потока. Значительное увеличение чувствительности приемников излучений, полученное С. П. Ланглеем в 1880 г. при помощи балометра, послужило стимулом для новых работ в области оптико-электронной техники. Стимулом к созданию новых фотоэлектрических приемников послу- жило открытое У. Смитом в 1873 г. явление, при котором в результате поглощения излучения снижается электрическое сопротивление материа- ла без изменения его температуры. Это явление получило название эффек- та проводимости, или внутреннего фотоэффекта. Смит обнаружил, что при облучении светом селеновой пластинки ее электрическое соп- ротивление уменьшается. Указанное открытие вызвало в XX в. бурное развитие фотоэлектрических приемников с внутренним фотоэффектом, получивших в дальнейшем название фотосопротивлений, что, в свою оче- редь, было новым качественным скачком в развитии приемников излуче- ний и привело к появлению ряда оптико-электронных приборов различ- ного назначения. Первое1 высокочувствительное фотосопротивление было создано Гасе в 1917 г. после установления того факта, что сернистый таллий обладает фотопроводимостью. В течение последующих пятнадцати лет многочислен- ные лаборатории всего мира занимались исследованием фотопроводимости и связанными/: ней явлениями. В годы первой мировой войны Кейз изобрел чувствительное фотосопротивление — таллофид.^Наряду с высокой чувст- вительностью (до 10-8 Вт) элементы Кейза обладали малой инерционностью по сравнению с термоэлементами и болометрами. К 1917 г. на основе нового фотоприемника — таллофида были созданы оптико-электронные системы связи, а также приборы выведения самолетов на посадку и удержание определенного положения конвоя [75]. Появление таллофидного приемника излучений позволило также Г. Хамонду создать в 1920—1925 гг. оптико-электронную систему тепло- пеленгатора для обнаружения кораблей [76]. Система реагировала на появление цели изменением тональности звукового сигнала. Вскоре после окончания первой мировой войны фирма «Дженерал Электрик» поставила ряд опытов по теплопеленгации воздушных целей. Сконструированная аппаратура давала возможность при благоприятных метеорологических условиях обнаружить легкий бомбардировщик на расстоянии до 40 км. Весьма существенно на развитие оптико-электронного приборострое- ния повлияло открытие и создание новых оптических материалов, исполь- зуемых в инфракрасной области спектра. Первыми материалами, прозрач- ными для ИК-лучей, были природные кристаллы: кварц, каменная соль, сильвин, флюорит и др. Их оптические свойства были изучены уже в конце XIX в. Вследствие того что оптический блок является входным бло- ком оптико-электронного прибора, поиск новых материалов для изготов- ления линз стал важной задачей при создании новых приборов. Развитие оптических систем оптико-электронных приборов продви- 382
Глава ХЛ. Качественные сдвиги в приборостроении нулось с использованием специальных оптических элементов — конден- соров, трансформирующих световой пучок после объектива и способствую- щих согласованию оптической системы с чувствительной площадкой прием- ника излучений. По мере совершенствования оптико-электронных приборов усложнялись и их оптические схемы: вводились новые оптические компо- ненты — компенсаторы, фильтры, модуляторы, а для получения информа- ции о свойствах излучателей — анализаторы изображения (светоделитель- ные блоки и пирамиды, растры и др.). Возможность использования оптико-электронной техники для военных нужд ускорила ее развитие. Благодаря довольно высокому уровню раз- вития неселективных приемников (термоэлементов и болометров) в США, Англии и Германии в начале XX в. делаются попытки использовать инф- ракрасное излучение в военных целях. В ходе первой мировой войны в этих странах были разработаны системы оптической связи и тепловой пе- ленгации. С. Гофман описал в 1919 г. одну из самых ранних оптико-элект- ронных систем с использованием неселективного приемника излучений и гальванометра"[77]. С помощью этой системы человек мог быть обнаружен на расстоянии 182 м, а самолет — на расстоянии до 1,6 км. Оптическая головка теплопеленгатора Гофмана состояла из двух отражательных зер- кал и трех встречно включенных термоэлектрических приемников излуче- ний. Начало XX в. характеризуется бурным развитием военной техники, и в первую очередь авиации. Чтобы поразить воздушную или наземную цель, недостаточно было иметь только пулеметы и пушки, хотя и самого отличного качества, нужны были также совершенные прицелы и эффек- тивные способы прицеливания. Изыскивались различные способы пораже- ний противника с больших расстояний, способы поражения воздушных и наземных целей с высокой степенью точности. Решение этих вопросов при- вело к появлению различного рода устройств тепло- и радиопеленгации, а также оптико-электронных систем автоматического сопровождения дви- жущихся источников. Применение инфракрасного излучения для наведения снарядов было вполне закономерным, так как большинство военных целей излучает большую часть тепловой энергии именно в инфракрасном диапазоне спектра. Тактика бомбометания также требовала создания таких устройств, которые позво- лили бы самолету-бомбардировщику выйти из боя сразу же после сброса бомбы. Для решения этой проблемы необходимо было создать устройство, которое было бы способно принять на себя часть логических функций, исполняемых летчиком. Идея создания такого устройства (ракеты с теп- ловой головкой самонаведения) принадлежит русскому ученому К. Э. Циол- ковскому [67]. В 1903 г. К. Э. Циолковсций в статье «Ракета в космическом простран- стве» впервые высказал идею самонаведения управляемых снарядов в технически приемлемой форме. Он писал: «Может быть, ручное управление движением снаряда окажется не только затруднительным, но и прямо практически невозможным. В таком случае следует прибегнуть к автома- тическому управлению... Возможно употребить для этой цели магнитную систему или силу солнечных лучей, сосредоточенных с помощью двояко- выпуклого стекла. Каждый раз, когда снаряд с трубой поворачивается, маленькое и яркое изображение солнца меняет относительное положение 383
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Оптико-электронная система обнаружения кораблей по их тепловому излучению Торпеда класса воздух—поверхность с оптико-электронной системой наведения (США, 1921 г.) 1 — корпус торпеды; 2 — боевой заряд; 3,8 — привод рулей; 4 — рули торпеды; S — оптическая система; 6 — приемник излучений; 7,9 — усилительные блоки в снаряде, что может возбуждать расширение газа, давление, электрический ток и движение массы, восстанавливающей направление трубы, при ко- тором светлое пятно падает на нейтральное, так сказать, нечувствительное место механизма» [78, с. 30]. Гениальная идея К. Э. Циолковского была впервые реализована аме- риканскими учеными в 1916—1921 гг. в конструкции самонаводящейся торпеды класса «воздух—поверхность» [79]. 384
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении В XIX в. был создан теоретический фундамент, необходимый для раз- вития оптико-электронного приборостроения, а также разработаны прием- ники излучения. Техника в этот период развивалась рука об руку с физи- кой, однако переход к широкому применению оптико-электронных систем произошел в 40—50-х годах XX в. в результате внедрения оптико-электрон- ной техники в производство и науку, а также из-за необходимости удовлетво- рения потребностей военной индустрии. 5. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ Попытки создания вычислительных машин делались давно. К началу XIX в. было предложено довольно много изобретений вычислительных машин (В. Шиккард, Б. Паскаль, Г. Лейбниц, Ф. Ган и др.). Но это были машины, которые изготовляли всего в нескольких экземплярах. Лишь в 20-х годах XIX в. в этой области наступил известный прогресс. Впервые производство счетных машин наладил Карл Томас в Париже. В 1818 г. он сконструировал, а в 1820 г. построил счетную машину, кото- рую назвал арифмометром. В 1821 г. в мастерских Томаса было изготов- лено 15 арифмометров, затем их выпуск был доведен до 100 штук в год. До конца века предприятием Томаса было выпущено около 2 тыс. арифмомет- ров. В основу арифмометра Томаса были положены ступенчатые валики Лейбница, а для умножения многозначных чисел служила подвижная каретка (также предложенная Лейбницем). Машины Томаса работали с довольно большой скоростью. Например, два восьмизначных числа можно было перемножить за 15 с, а разделить шестнадцатизначное число на вось- мизначное — за 25 с. Машины Томаса существенно повлияли на все после- дующее счетное машиностроение. Но арифмометр Томаса имел ряд существенных недостатков: он был довольно громоздким и тяжелым, каретка передвигалась неудобно, ручка вращалась в горизонтальной плоскости и т. д. Кроме того, арифмометр был достаточно дорог. В XIX в. многие конструкторы и ученые занимались усовершенствованием арифмометра Томаса. В дальнейшем все арифмометры, работающие на основе ступенчатых валиков, стали называться томас-ма- шинами. Различные конструкции их употребляли и в XX в. Несмотря на использование арифмометров Томаса, ощущалась необ- ходимость в создании достаточно простой, дешевой и удобной в работе машины. Более чем двухвековой опыт работы на счетах в России привел к тому, что счеты стали приспосабливать к возросшим требованиям вычислительной практики. Такие попытки были предприняты Ф. М. Свободским (1828 г.) и значительно позже И. Бураковым, А. Н. Вольманом, Ф. В. Езерским и др. Усовершенствование счет продолжалось и в начале XX в. (А.Талалаи, Б. Н. Компанейский и др.). В XIX в. получили некоторое распространение приборы с табличной основой. Наиболее известны из них две машины 3. Я. Слонимского (1845 г.) Машина Слонимского для сложения и вычитания была построена на простом принципе передвижения реек (передвигались дуги окружно- стей). Этот прибор непосредственно повлиял на счислитель петербургского 2 5 Заказ Л8 727 3 85
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении учителя Куммера (1846 г.). Счислитель оказался настолько удачным, что его выпускают до настоящего времени у нас в стране и за рубежом. Такой прибор в 1891 г. во Франции выпустил Л. Труке; широко известны счет- чики «Аддиатор» и т. п. В течение всего XIX в. остро ощущалась потребность в простом и деше- вом вычислительном приборе. Мы назовем только некоторые предложен- ные модели: арифморель (Франция, 1849 г.); прибор Арцберга (Швеция, 1866 г); самосчеты В. Я. Буняковского (1867 г.); стержень Лейнера для сложения (Германия, 1878 г.); прибор Патетика для сложения (Франция, 1885 г.). В 1881 г. Иоффе предложил для умножения и деления счетные бруски, которые были довольно широко распространены в России. Счетная техника до последней четверти XIX в. развивалась главным образом в двух направлениях. Первое и основное из них—создание достаточ- но быстродействующих счетных машин, выполняющих четыре действия и удобных в обращении. Второе — изготовление простых и дешевых ма- шин небольшой емкости для выполнения одного—двух действий. Уже в первой половине XIX в. была полностью разработана автомати- ческая вычислительная машина с программным управлением. Ее автором был английский математик Ч. Бэббидж. Идеи Бэббиджа настолько опере- дили возможности своего времени, что были осуществлены только в XX в. при создании электронных вычислительных машин. Не позже 1876 г. [80]. П. Л. Чебышев создал суммирующую машину с непрерывной передачей десятков. Во всех томас-машинах и других вы- числительных приборах такая передача была дискретной: когда в низшем разряде набиралось 10 единиц, следующий высший разряд сразу пере- мещался на одно деление. При непрерывной передаче десятков, которая осуществляется в виде планетарной передачи, колесо высшего разряда по- Арифмометр П. Л. Чебышева для четырех действий (1881 г.) 386
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении степенно поворачивается на одно деление, пока колесо низшего раз- ряда совершает полный оборот. В 1881 г. Чебышев изготовил при- ставку к суммирующей машине, с помощью которой можно было умножать и делить. Арифмометр Чебышева суще- ственно повлиял на дальнейшее развитие счетной техники. Прин- цип непрерывной передачи после Чебышева стали применять во мно- гих счетчиках и счетных машинах. Примерами могут служить спидо- метр Н. Теслы, американская вы- числительная машина «Мерченд», швейцарская «Директ». В связи с применением электро- приводов возрастали скорости ра- боты малых вычислительных ма- шин. При дискретной передаче десятков в этом случае неизбежно появлялись толчки. При непрерыв- ной передаче ход машины плавный, Пафнутий Львович Чебышев (1821—1894 гг.) что позволяло повысить скорость работы механических вычисли- тельных устройств. Все изготовляемые томас-маши- ны были довольно громоздкими в первую очередь потому, что для каждого разряда необходим отдельный ва- лик Лейбница, который не удавалось сделать очень маленьким. Для умень- шения размера ступенчатые валики изготовляли не в виде цилиндров, а только из их половинок. Но это принципиально не решало пробле- мы, пока не была изобретена зубчатка с переменным числом зубцов. В 1872 г. Ф. Болдуин получил в США патент на такую зубчатку, но нала- дить производство арифмометров на ее основе ему не удалось. Арифмометры с зубчаткой с переменным числом зубцов широко распространились только после появления конструкций петербургского инженера В. Т. Однера, который начал работать над ними примерно в 1873 г. Первые патенты на арифмометр Однера были выданы в 1878 г. в Германии и в 1879 г. в Рос- сии. Однако производство арифмометров по этим патентам не было налажено. Все последующие годы Однер работал над усовершенствованием своего арифмометра и в 1890 г. получил патент на новый вариант. При этом основ- ная деталь арифмометра — зубчатка с переменным числом зубцов (колесо Однера) уже в первом варианте была выполнена настолько хорошо, что в дальнейшем не претерпела изменений. Арифмометры Однера после 1890 г. начали триумфальное шествие, их выпускали во многих странах под разными названиями («Брунсвига», «Триумфатор» и др.). Все арифмометры, в основе которых лежит колесо Однера, стали называть однер-машинами. В России изобретение Однера 387 25*
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Колесо Однера (1873 г.) открыло путь к зарождению новой отрасли промышленно- сти — производству счетных ма- шин. Однер-машины еще в пер- вой четверти XX в. были основ- ными математическими маши- нами. Как мы уже говорили, раз- витие и совершенствование вы- числительных машин в послед- ней четверти XIX в. шло в раз- ных направлениях. В 1855 г. Швейц в Швеции предложил записывающую счет- ную машину. Запись чекани- лась на специальной свинцовой пластинке. Такой способ записи был несовершенен и в дальней- шем не применялся. В 1888 г. В. Барроуз (США) получил па- тент на суммирующую записы- вающую клавишную машину, которую он построил в 1892 г. В это время начинается переход на клавишный набор чисел. Ры- чажный набор, который суще- ствовал почти во всех счетных машинах, имел свои недостатки. Основной из них состоял в том, что, набирая числа, легко допу- стить ошибку, не поставя рычаг против нужной цифры. Значи- тельно удобнее оказался кла- вишныйнабор. В 1896г. Е.Фельт и Р. Тарран (США) сконструи- ровали клавишную счетную ма- Первый вариант арифмометра Однера шину ДЛЯ четырех арифметичё- (середина 1870-х годов) СКИх действий, впоследствии в нее внесли усовершенствова- ния, и можно было получать от- печатки всех вводимых чисел, промежуточных и окончательных резуль- татов. В скором времени клавишный набор чисел стал наиболее распро- страненным, его начали использовать во всех типах машин. Наряду с полной клавиатурой (для каждого разряда 10 клавиш) на- чали выпускать машины и с десятиклавишной клавиатурой установочного механизма, которая оказалась удобной в суммирующих машинах. Наибо- лее известными из таких машин были «Дальтон», «Сендестранд» (США), «Астра» (Германия) и др. Как отмечалось выше, клавишный набор чисел может быть приспособ- лен к любому типу машин. Но в 1905 г. Г. Гаманн (Германия) предложил 388
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Часть механизма вычислительной машины с пропорциональным рычагом (1905 г.) новый принцип работы машины — принцип пропорционального рычага, который был приспособлен специально к клавишному набору чисел. Идея механизма такой машины была использована Гаманном в созданной им машине «Мерседес Евклид». Все арифмометры, на которых можно проводить умножение, выпол- няли это действие заменой умножения поразрядным сложением. Но еще Лейбниц высказал мысль о том, что в машинах можно осуществить дру- гой принцип, позволяющий умножать на однозначное число одним по- воротом рукоятки. В 1889 г. такой арифмометр был создан Л. Болле (Франция). Основной деталью прибора Болле были счетные пластинки, на кото- рых находились вертикальные столбики разной длины, вещественно изоб- ражавшие таблицу умножения. После набора множителя при вращении рукоятки соответствующие столбики толкали на определенную величину зубчатые полосы, с которыми входили в зацепление циферблаты. Таким образом, при умножении на однозначное число требовался только один поворот рукоятки, а общее число оборотов в арифмометре Болле равня- лось числу цифр множителя, а не сумме его цифр, как это было у всех предыдущих арифмометров. На приборе Болле значительно сокращалось время при выполнении умножения и отчасти деления, поэтому его часто называли множительной 389
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении машиной. Но арифмометр Болле имел свои недостатки. Это его довольно сложное устройство, что вело к частым неисправностям. Он был громоз- док и тяжел, устанавливался на специальном столе, дорог в изготовле- нии. В результате этого арифмометр Болле распространения не получил. С принципиальной же точки зрения машина Болле имела существенное значение: ее можно считать переходной к настоящей счетной машине [81]. На таком же принципе несколько позже был построен арифмометр Э. Зеллинта (Германия) и получивший некоторое распространение ариф- мометр О. Штейгера «Миллионер» (Германия, 1893 г.), который выпуска- ли и в начале XX в. В 20-е годы идею Болле использовал в своей пишу- щей счетной машине Гопкинс (США). В конце XIX в. были созданы пишущие счетные машины: «Урания- Вега» (Германия), «Эллис» и «Мун-Гопкинс» (США) и др. Несмотря на разнообразие машин, развитие науки и техники требо- вало увеличения скорости вычислений, повышения надежности работы и облегчения работы вычислителей. Арифмометры не удовлетворяли этим возросшим требованиям. Все они обладали существенными недостатками: для их работы необходимо было вращать ручку, следовательно, работа ве- лась с малой скоростью; наличие только одного счетчика не давало воз- можности проводить одновременно несколько расчетов по разным парамет- рам и т. д. С развитием теории электричества, а также техники слабых токов стал актуальным вопрос о применении в счетных машинах электричества. В конце XIX в. его начали использовать только как движущую силу, которая вместо ручки счетчика приводила в движение механизм. Такой электрический (или моторный) привод стали применять во всех старых типах машин; при этом значительно увеличилась скорость работы, до- стигая 400—500 об/мип. Наиболее распространенными машинами такого типа были «Вальтер», «Архимед», «Фацит», «Мерседес Евклид» и др. В дальнейшем стали создавать автоматические машины, которые пос- ле установки чисел должны были работать без дальнейшего' вмешатель- ства вычислителя. К разработке электромеханических машин изобретателей, побуждала потребность в обработке результатов переписей населения, которые с кон- ца XIX в. стали) проводить более или мепее регулярно. В 1888 г. Г. Голлерит (США) разработал конструкцию машины (табу- лятор), которая была впервые применена при обработке материалов пе- реписи населения США в 1890 г. Ее использовали при переписи в Австрии (1890 г.), Канаде (1891 г.) и других странах. На машинах Голлерита об- рабатывали результаты первой Всероссийской переписи населения в 1897 г. Табулятор Голлерита широко использовали на больших предпри- ятиях, в статистических управлениях и других организациях в начале XX в. Как и при ручной обработке, на каждое лицо, проходящее перепись, при работе на табуляторе, Голлерита заводили счетную карточку, разде- ленную на колонки, соответствующие определенным вопросам. В каждой колонке пробивалась дырочка, которая соответствовала ответу на вопрос. Первоначально было предусмотрено 10 позиций для дырочек. Отверстия пробивали специальным прибором, построенным на принципе пантогра- фа, на котором за час можно было приготовить 80 карточек. Пробитые 390
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении карточки (перфокарты) в дальнейшем позволяли вести механизирован” ный подсчет. Машина Голлерита состояла из воспринимающего пресса, сортироваль- ного ящика, счетчика и источника энергии (электрические батареи). Ра- бота происходила следующим образом. Перфокарты укладывали на пресс над чашечками с ртутью, число которых соответствовало возможным от- верстиям в карточке. К ртутным чашечкам подводился электроток. В верхней части пресса находились металлические стержни, которые, про- ходя через отверстия, пробитые в карточке, замыкали цепь через чашечку с ртутью и на счетчике, соответствующем данному признаку, отсчитыва- лась единица. В тех же местах, где отверстий в карточке не было, стерж- ни не замыкали цепь. Машина позволяла также подсчитывать сочетания различных признаков. В машине Голлерита можно было устанавливать от 40 до 120 счетчи- ков. За один пропуск перфокарт на машине с 80 счетчиками можно было подсчитать, например, распределение населения по восьми признакам, каждый из которых имел до десяти вариантов ответа. Каждая ячейка сортировального ящика была закрыта крышкой. При пропуске через пресс карточки крышка соответствующей ячейки под воз- действием подключающегося магнита открывалась. Карточку снимали вручную с пресса и опускали в открытую ячейку, крышку ящика закры- вали. Один человек на машине Голлерита пропускал до 1000 карточек в час. при этом карточки можно было подсчитывать сразу по нескольким признакам. Самым трудоемким процессом в машине была пробивка перфо- карт, но это компенсировалось тем, что перфокарты обычно использовали неоднократно. Голлерит создал машину, работающую на электромеханическом прин- ципе: счетчики в ней были механическими, а управление осуществлялось электрическими импульсами. Машина Голлерита была счетно-аналити- ческой машиной, соединявшей принцип механического счета с возмож- ностью некоторого автоматического сопоставления и анализа. Развитие принципов, используемых в первых машинах Голлерита, легло в основу последующих разработок перфорационных вычислительных машин. Применение машины Голлерита, а также использование электропри- вода в малых вычислительных машинах стало началом нового периода в развитии вычислительных машин — электрического (часто в литературе машины такого типа называют электромеханическими). В дальнейшем табулятор превратился в счетно-пишущий автомат, и автомат вел подсчет с записью входных данных и итогов. Усовершенст- вованные счетно-аналитические машины стали представлять комплект из ряда отдельных машин, выполнявших массовые, специализированные операции по обработке перфокарт. В 1904 г. счетно-аналитические машины стали использовать в завод- ской бухгалтерии на одном из крупных сталелитейных заводов в США, а вскоре и в крупных бухгалтериях в Германии. После первой мировой войны Германия резко увеличила это применение. После машины Голлерита появились другие счетно-аналитические машины. Наиболее известны из них машины Пауэрса. Некоторое распро- странение получили машины Лангфорда, позже — Буля. Машины Пауэр- 391
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении са (так же как и Голлерита) выпускали в различных вариантах. Существо- вали машины клавишные и без клавиш, печатавшие и не печатавшие, с горизонтальной и вертикальной сортировкой и т. и. В более поздних вы- пусках перфокарты пробивали при помощи электромагнита, вычислителю необходимо было только замкнуть контакт [82]. В СССР счетно-аналитические машины были впервые применены в 1925 г. в Харькове (машина Пауэрса). Мы пока останавливались только на цифровых вычислительных ма- шинах (ЦВМ), но вычислительные машины развивались и в виде аналого- вых устройств (устройств непрерывного действия), в которых числа пред- ставлялись в виде определенных физических величин (длин, углов, элект- рических напряжений и т. д.). Теория ЦВМ до XX в. играла второстепенную роль, почти все машины отражали позиционный десятиричный принцип и правила действий с це- лыми числами и дробями. Только в некоторых случаях (например, в ма- шине Слонимского) требовалась более сложная теория. Отдельно стоит изобретение Бэббиджа, оценку которого можно дать только в сравнении с электронными вычислительными машинами. В отличие от ЦВМ аналоговые машины требовали теоретического обос- нования в зависимости от того, какими физическими процессами моде- лировались решавшиеся задачи, а также в зависимости от характера самих задач. Вскоре после изобретения Дж. Непером логарифмов (конец XVI в.) и опубликования первых логарифмических таблиц (1614 г.) Э. Гунтер предложил логарифмическую шкалу, которую можно было использовать для производства математических операций (при помощи циркуля). В. Отред предложил счетный логарифмический круг. Э. Уингейт, а затем С. Партридж стали употреблять две одинаковые шкалы, скользящие одна относительно другой. Уже к концу XVII в. логарифмическая линейка приняла, по существу, современный вид. Счетная линейка в самых различных модификациях и в XIX в. была одним из наиболее распространенных математических инструментов. Кроме того, идея ло- гарифмической линейки была использована во многих вычислительных машинах, например, в счетной спирали Фюллера (Германия), цилиндре Течера (США), счетных колесах Бейерле (Германия) и Виллетора (Швей- цария). В XIX в. получили распространение планиметры — устройства, по- зволяющие по границе плоской фигуры определить ее площадь. Первый планиметр был создан в 1814 г. немецким ученым Германном. Точность измерения уже первых образцов достигла 0,25%. Затем последовали пла- ниметры Гонелла (1824 г.), Оппикофера (1827 г.), Штарке (1849 г.), Занга (1852 г.) и др. Из большого количества планиметров следует отметить полярные пла- ниметры А. Амслера (Германия), которые выпускались начиная с 1854 г. в течение многих десятилетий, в том числе и в XX в. В том же году, неза- висимо от Амслера, создал свой планиметр П. А. Зарубин. Некоторые планиметры середины XIX в. были уже фактически интег- X риметрами, так) как они позволяли получать значение интеграла ^ydx о 392
Глава XII. Качественные сдвиги, в приборостроении при движении вдоль обводимой кривой у = / (х). Во второй половине XIX в. число таких разнообразных приборов было велико. Развитие пла- ниметров и интегриметров привело к появлению гармонических анализа- торов, служащих для определения коэффициентов ряда Фурье; моменто- метров, позволяющих определить моменты разных порядков данной пло- щади относительно данной оси; стилтьес-планиметров для вычисления интеграла Стилтьеса и других аналоговых машин. Первую конструкцию прибора для интегрирования дифференциаль- ных уравнений (интеграфа) создал в 1879 г. польский ученый Б. Абданк- Абаканович, хотя такую же идею высказал еще в 1836 г. Г. Кориолис. Интеграф Абданка-Абакановича вычерчивал с помощью обводного штифта графики первообразной функции F {х) — f (х) dx. Одной из существенных деталей этого интеграфа является колесико с острым обод- ком, получившее впоследствии название колесика Абданк-Абакановича. В дальнейшем этот прибор неоднократно усовершенствовался, но до сих пор во всех интеграфах в качестве интегрирующего механизма употреб- ляется это колесико. В конце XIX в. А. Н. Крылов разработал принципы построения ин- тегрирующего устройства и на их основе в 1911 г. построил дифферен- циальный анализатор. В развитии аналоговых вычислительных машин существенную роль сыграли работы П. Л. Чебышева по теории функций, наименее уклоняю- щихся от нуля. Во второй половине XIX в. создавали машины для решения различ- ных видов алгебраических уравнений и их систем (Мемке, Вельтман и др.). Гидроинтеграторы Петровича (Югославия, 1897 г.) предназначались для исследования самых разнообразных процессов. В течение всего XIX в. и в начале XX в. в развитии вычислительных машин основная роль принадлежала ЦВМ, несмотря на это АВМ с успехом использовались при решении специальных задач. В XX в. на базе электронной техники наблюдается интеграция обоих направлений: создавались гибридные системы, сочетающие свойства и аналоговых и цифровых устройств. 6. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ КАК САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ ОТРАСЛЬ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Бурные темпы промышленного развития в XIX в. сказались и на раз- витии приборостроения — запросы промышленности и науки вызвали огромный и неизменно растущий выпуск изделий оптики и точной меха- ники. Это стало возможным благодаря достижениям точных наук, техни- ки и оптического стекловарения. На смену небольшим оптическим мастерским, где хозяин — мастер специалист и два-три помощника выполняли всю работу [83], пришли пред- приятия промышленного типа, такие, например, как оптико-механическое предприятие, открытое в 1846 г. Карлом Цейсом в Йене (Германия). Поскольку это предприятие в рассматриваемый период было ведущим в 393
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении мировой оптико-механической промышленности, мы осветили его деятель- ность более подробно. Карл Цейс с первых дней работы предприятия начал претворять в жизнь свою идею «основывать практическое конструирование микроско- пов целиком на научной теории и поставить под ее строгий контроль все их изготовление» [84, с. 227]. Решающую роль в работе предприятия Цейса сыграл Йенский универ- ситет. Бурное развитие естественных наук в середине XIX в. потребовало от предприятия освоения и быстрого увеличения выпуска микроскопов. Так, за первые 20 лет (с 1846 по 1866 г.) было изготовлено 1000 микроскопов, за последующие 10 лет (с 1867 по 1877 г.)—уже около 2000. Предприятие обеспечивало университет необходимыми инструментами, ученые же уни- верситета, такие, например, как Эрнст Аббе, содействовали подъему производства, внедряя в него новейшие достижения науки. Подъему фирмы Цейса способствовало сотрудничество с Отто Шоттом, создавшим в 1884 г. в Йене предприятие по производству оптического стекла. Это исключило зависимость фирмы от французских и английских поставщиков оптического стекла [84]. Деятельность Э. Аббе на предприятии Цейса была исключительно плодотворна — разработанную им дифракционную теорию отражения несамосветящихся объектов, позволившую создать прекрасные микро- скопы (в сочетании с компенсационным окуляром и осветительным уст- ройством его же конструкции), он использовал и во многих других при- борах. Ему принадлежат интересные оптико-механические конструкции апертометра, рефлектометра, рефрактометра, спектрометра, фотометра, дальномера и оптического компаратора. Сотрудничество с О. Шоттом по- зволило создать новые сорта стекол (с добавками лития, фосфора и бора), сконструировать и подготовить объективы-апохроматы, дающие прекрасное неокрашенное изображение во всем поле зрения. В 1894 г. Аббе сконструи- ровал призменные бинокли, производство которых на предприятии впо- следствии достигло миллионов экземпляров [84, с. 228]. С 1897 г. в номенклатуре изделий предприятия Цейса появились астро номические приборы — рефракторы, рефлекторы, астрографы, астроспек тографы, кометоискатели, целостаты, координатно-измерительные маши- ны, пассажные инструменты, блинк-компараторы, а с 1901 г. и стерео- компараторы, аэрофотоаппаратура и наземные фотограмметрические приборы. С1908 г. началось изготовление геодезических инструментов — теодолитов, нивелиров и тахеометров, а с 1912 г.— разнообразных оф- тальмологических приборов [84, с. 229]. Решающими факторами быстрого возвышения фирмы «Carl Zeiss» не только в германской, но в мировой оптической промышленности были ускоренное внедрение новейших достижений науки в производство и мо- нопольный контроль над производством качественного оптического стекла фирмы «Jenaer Graswerk Schott und Genossen». Предприятие Шотта при- надлежало в значительной степени владельцам фирмы «Carl Zeiss». Так, например, в начале XX в. фирме Цейса принадлежало 40% вложенных в предприятие Шотта капиталов [85, с. 96]. О росте фирмы «Carl Zeiss» свидетельствуют данные о числе работаю- щих. В 1850 г. на предприятии было занято около 10 человек, а в 1915 — 6800 человек [85, с. 97]. 394
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Карл Фридрих Цейс (1816—1888 гг.) Огромный объем производства дал возможность руководству фир- мы «Carl Zeiss» сконцентрировать большие средства, подавить основ- ных конкурентов на внутреннем рынке и успешно проводить поли- тику экономической экспансии на внешнем рынке. В фонде Правле- ния петербургских Обуховского и Ижорского заводов (хранящемся в Центральном Государственном архиве военно-морского флота) имеется докладная записка началь- ника Обуховского завода,представ- ленная им в 1908 г. в Морское министерство, в которой характе- ризуется экономическая политика фирмы «Цейс»: «...завод Шотта на- ходится в очень тесной зависимо- сти от завода Цейса, в очень же сравнительно непродолжительном времени он перейдет и в полную его собственность. Цейс же, обла- дая огромными средствами, поста- рается в настоящее время монопо- лизировать оптическую промыш- ленность всего мира, одни оптиче- ские заводы скупая, с другими вступая в различные соглашения; ...Таким образом, Цейс, имея в своих руках главный источник оптического стекла, может поставить и несомненно поставит не вошедшие с ним в со- глашение заводы в безвыходное положение, лишив их сырого материала для производства» [86, с. 177]. Тем не менее в конце XIX — в первой чтверти XX в. число фирм, из- готовлявших разнообразные оптико-механические приборы в различных странах значительно возросло. Первое место по приборостроению занимала Германия [87, с. 94). В России в рассматриваемый период также существовали государст- венные и частные оптико-механические предприятия. Рассмотрим дея- тельность некоторых из них. На протяжении почти всего XIX в. основным оптико-механическим предприятием России было «Механическое заведение» Военно-топографи- ческого депо Главного штйба. деятельность которого сыграла важную роль в развитии астрономо-геодезического приборостроения. В мастер- ской, созданной в 1811 г. «для приготовления различных математических инструментов для квартирмейской части, Депо карт и Инженерного де- партамента» [88, с. 331—361J, по проекту профессора астрономии и физики К. X. Рейссига (который более 45 лет был ее бессменным директором) [89, с. 159—1831, изготовляли разнообразные инструменты: зеркальные ли- нейки, мензулы, астролябии и буссоли с диоптрами, нивелиры, алидады 395
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении со зрительными трубами, зеркальные секстанты, зеркальные циркули, «определяющие углы посредством отражения», а также разных размеров повторительные теодолиты с поверительными трубами. В мастерской из- готовляли также зрительные трубы, карманные секстанты, секундомеры, базисные приборы, нормальные меры и в большом количестве барометры, термометры, мерные ленты, поперечные масштабы, готовальни и другие чертежные инструменты. Производили в мастерской и морские часы, хро- нометры и пассажные трубы. Сороковые и пятидесятые годы XIX в. были годами наибольшего рас- цвета Механической мастерской. К перечисленным выше приборам доба- вились зеркальные гелиотропы с микрометренными винтами и зритель- ными трубами, пантографы, малые теодолиты, нивелир-мензулы, уровни, буссоли-высотомеры и буссоли-транспортиры. Во второй половине XIX в. после четырехкратного (в 1851, 1863, 1867 и 1877 гг.) сокращения штатов объем работ мастерской значительно уменьшился, но творческая дея- тельность работавших там механиков продолжалась. В 1868 г. был создан замечательный инструмент, так называемый кипрегель-высотомер-даль- номер, давший возможность значительно ускорить топографические съем- ки и повысить их качество. В последней четверти XIX в. в мастерской из- готовляли высокоточные нивелиры, усовершенствованные Д. Д. Гедеоно- вым, дифференциальные барометры, предложенные Д. И. Менделеевым, усовершенствованный рельсовый компаратор для компарирования прово- лок базисного прибора системы Едерина. Второй государственной оптико-механической мастерской России в XIX в. была мастерская Гидрографического управления Морского мини- стерства [90, с. 270—279], созданная еще в XVIII в. Особенно плодотворным в деятельности мастерской был период с 1818 по 1858 г., когда мастерская находилась при Адмиралтейских Ижор- ских заводах и ею руководил замечательный изобретатель, механик-само- учка А. В. Самойлов [91]. К середине XIX в. мастерская Ижорских заводов выпускала значи- тельное количество самых разнообразных инструментов (более 230 наи- менований), среди которых были оптические, физические и математиче- ские инструменты — теодолиты с призмами, нивелиры, астролябии двух типов, кипрегели двух типов, мензулы с принадлежностями, секстанты большие, или, как их тогда называли, двойные с повторительной алидадой, секстанты карманные, пантографы, протракторы, различные инклинаторы, квадранты, искусственные горизонты, компасы, секундомеры, барометры, термометры, мерные цепи, различные буссоли, чертежные и другие ин- струменты Объем выполнявшихся в мастерской работ был также весьма значите- лен. Она производила инструменты для большинства гидрографических экспедиций. В 60-х годах XIX в. большая часть инструментов для рус- ского флота производилась в мастерской при Адмиралтейских Ижорских заводах [92]. Здесь было налажено производство различных инструмен- тов, а также проверка и исправление всех инструментов перед выдачей их на суда. В последней четверти XIX в. в связи с бурным ростом па- 1 Центральный государственный архив Военно-морского флота (ЦГАВМФ), ф. 402, он. 2, 1856, № 542, л. 15—22. 396
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Секстант работы механического заведения Гидрографического департамента Мор- ского министерства (Россия, конец XIX в.) рового флота наибольшее внимание было обращено на изготовление раз- личных магнитных инструментов. В новом положении о мастерской, утвержденном в 1889 г., даже предусматривалась специальная должность заведующего научной стороной компасного и магнитного дела 2. С 1908 по 1917 г., когда в мастерской работал бывший пулковский механик Г. А. Фрейберг-Кондратьев, в ней было организовано изготовле- ние высокоточных астрономо-геодезических и навигационных инструмен- тов — секстантов, зенит-телескопов, малых универсальных инструмен- тов, магнитных теодолитов и многих других 3. О масштабах и деятельности мастерской Гидрографического управле- ния в первом десятилетии XX в. можно судить по отчету Г. А. Фрейберга- Кондратьева, составленному им в конце 1908 г., где отмечалось, что в мас- терской в то врамя работало 78 мастеровых, 35 учеников и 11 чернора- бочих и было изготовлено новых и отремонтировано старых инструментов на сумму более 160 тыс. руб., причем, кроме компасов и других мореход- ных и астрономических инструментов, изготовлено четыре зенит-теле- скопа 4. 2 ЦГАВМФ, ф. 404, on. 1, 1890, № 1429, л. 96. 3 Ленинградское отделение Архива Академии наук СССР (ЛО Архива АН СССР), ф. 703, он. 3, № 137, л. 59. 4 ЦГАВМФ, ф. 404, он. 1, 1909, № 6975, л. 326—328. 397
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении Георг Константинович Брауэр (1816-1882 гг.) Таким образом, мастерская мо- реходных инструментов за сто лет своего существования выполнила большой объем работ, изготовила много инструментов удобных и ори- гинальных конструкций, высокое качество которых неоднократно отмечалось на всероссийских и международных выставках. Приве- дем лишь один из отзывов, при- сланных Мануфактурным советом Министерства финансов в Гидро- графический департамент об ин- струментах, представленных опти- ко-механической мастерской этого департамента на выставку в Москве в 1865 г.: «...эксперты, назначен- ные для рассмотрения мореходных инструментов, нашли, что изде- лия... мастерской... приносящей нашему флоту несомненную поль- зу, не носят на себе рутинного ха- рактера копий с общепринятых оригиналов, а напротив, почти все представляют какие-либо улучше- ния и упрощения... Аккуратность и тщательность исполнения этих инструментов... свидетельствуют о хорошем состоянии мастерской и об обширных ее размерах. Все выстав- ленные мастерской инструменты отнесены к первому разряду» 5. Механическая мастерская Пулковской обсерватории в истории отече- ственного приборостроения занимает особое место, так как в ней, начиная с 1839 г., когда была открыта обсерватория, изготовляли высокоточные астрономо-геодезические инструменты. Пулковская мастерская благода- ря работам Уно Порта (1839—1845 гг.), Георга Константиновича Брауэра (1845—1866 гг.), Василия Федоровича Гербста (1867—1885 гг.) и Генриха Андреевича Фрейберга-Кондратьева (1895—1908 гг.) получила большую известность как у нас в стране, так и за границей [93]. В 1856 г. Гидрографический департамент, предполагая упразднить свою оптико-механическую мастерскую на Ижорских заводах (из-за неу- добств, связанных с отдаленностью мастерских) 6, направил в Пулковскую обсерваторию запрос, не сможет ли мастерская обсерватории, которая к тому времени себя уже хорошо зарекомендовала, выполнять и заказы Гид- рографического департамента на изготовление инструментов. В связи с этим запросом директор обсерватории академик В. Я. Струве разработал проект расширения механической мастерской, в котором го- ворилось: «Механическое заведение Главной обсерватории приобрело, 5 ЦГАВМФ, ф. 402, оп. 2, 1864, № 1935, л. 22. • Мастерская упразднена не была, а в 1858 г., как уже отмечалось выше, ее перевели в Адмиралтейство. 398
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении особенной последние годы, обшир- ную славу своими произведениями инструментальной механики, и в него часто обращались со своими требованиями все те правитель- ственные места, под ведомством которых состоят занятия, требую- щие для своего исполнения точней- ших снарядов. Ограниченные сред- ства заведения, а особенно недо- статок помещения препятствовали ему исполнить все требования сего рода; посему желательно доставить сему заведению средства для более обширного круга действий... Толь- ко тесная связь с обсерваторией доставила нашему механическому заведению возможность изготов- лять в России математические ин- струменты столь совершенные, что они не только не опасаются сопер- ничества наилучших заграничных произведений, но значительно пре- восходят их при применениив прак- тике» [94]. К сожалению, пред- ложение В. Я. Струве принято не было и все осталось без измене- Василий Федорович Гербст (1842-1908 гг.) НИЙ. Мастерской Пулковской обсерватории, оборудованной двумя дели- тельными машинами, большими и малыми токарными станками, специаль- ным станком для нарезки зубчатых колес и другими машинами, более 20 лет руководил Г. К. Брауэр. О его деятельности академик О. В. Стру- ве написал: «Постоянное общение нашего механика с здешними астроно- мами, а равно с лицами, отправляющимися отсюда в экспедиции, позна- комило его (Брауэра. — 3. С.) со всеми требованиями практики в такой степени, что он, быть может, превосходит по этой части всех современ- ных художников. Естественным последствием его обширной опытности является тот факт, что нет почти ни одного привезенного из-за границы инструмента, назначенного для географических работ, который бы не был дополнен или даже усовершенствован в заведении Брауэра перед употреблением в дело. Даже отличные произведения по всей спра- ведливости высокочтимого заведения Репсольдов в Гамбурге в этом отношении не составляют исключения» [95]. После ухода Г. К. Брауэра из Пулкова на его место был назначен В. Ф. Гербст, руководивший мас- терской около 18 лет. Это был, так же как и Брауэр, механик-ученый. Ра- боты, выполненные за эти годы Гербстом «самостоятельно и весьма ис- кусно», перечислены в документе, выданном ему руководством обсервато- рии: «12-дюймовая делительная машина для кругов.— 205 уровней.— 4 испытателя уровней.— 24 параллактические монтировки.— 13 перенос- ных пассажных инструментов (№ 1 — для Кембриджской обсерватории 399
l лава All. Качественные сдвиги в приборостроении в Америке, № 7 для Шведского Генерального Штаба, № 12 для герман- ского астронома).— Пишущий прибор для Кембриджской обсерватории.— 16 масштабов и нормальных мер с делениями от 42 до 80 дюймов и 10 штангенциркулей. — 2 переносных барометра системы Паррота.— 67 ламп для астрономических наблюдений.— 46 ртутных горизонтов.— 5 инструментов для измерения на море малых углов.— 5-футовый дально- мер системы О. В. Струве. — 2 базисных прибора с жезлами в сажень и три компаратора.— 4 универсальных инструмента.— 3 нивелир-теодо- лита; и многие другие приборы и приспособления для научных работ. Кроме того, он часто имел случай высказать свое искусство в обращении с астрономическими часами а также в граверной и чертежной специально- стях» 7. С 1895 г. почти 13 лет работал в Пулковской обсерватории Г. А. Фрейберг-Кондратьев; он изготовлял малые универсальные инстру- менты, переносные вертикальные круги, переносные зенит-телескопы с прямыми и ломаными трубами, зрительные трубы с параллактическими установками, пассажные инструменты, малые теодолиты. В начале XX столетия Фрейберг-Кондратьев изготовил для Пулковской обсерватории большой зенит-телескоп, о котором в 1945 г. в юбилейном сборнике, по- священном 100-летию обсерватории, говорилось, что он оказался «перво- классным астрономическим инструментом и до настоящего времени может считаться одним из лучших экземпляров визуальных зенит-телес- копов» [96]. С переходом Фрейберга-Кондратьева в Морское министерство производство высокоточных астрономических и геодезических приборов в Пулкове прекратилось. В первом десятилетии XX в. значительное развитие получила военная оптика. Начавшаяся в 1904 г. война с Японией показала, что русская армия совершенно неудовлетворительно снабжена оптическими прице- лами и дальномерами. Поэтому вопрос о создании оптико-механического Предприятия для изготовления военной оптики, поднятый А. Н. Крыло- вым, А. Л. Гершуном и Я. Н. Перепелкиным, был быстро решен. В 1905 г. при Обуховском заводе открыли оптико-механическую мастерскую [86, с. 102—111], где стали разрабатывать и выпускать новые модели прибо- ров. Наиболее важным из них был панорамический прицел, получивший в армии очень широкое применение. В мастерской изготовлялись также полевые призменные бинокли, стереотрубы, артиллерийские буссоли с оп- тическим визиром и другие инструменты. О быстром росте оптической мастерской свидетельствует увеличение числа работающих в ней человек. В 1905 г. в мастерской было 8, в 1910 г. 95, в 1915 г. 494, а в 1917 г. уже 693 человека [97]. Начавшаяся в 1914 г. первая мировая война потребовала огромного количества оптических приборов военного назначения. Значительно рас- ширилось их производство в мастерской Обуховского завода. Кроме того, для изготовления военной оптики правительство решило создать в Пе- тербурге новый оптический завод. В 1914 г. А. Л. Гершун был назначен директором-распорядителем Российского акционерного общества оптиче- ских и механических производств и в 1915 г. созданный под его руковод- 7 ЛО Архива АН СССР, ф. 703, оп. 3, № 45, л. 32. 400
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении ством оптический завод уже вы- полнял крупные заказы Воен- ного министерства [98]. Значительный процент из- готовляемых в России точных приборов приходился па долю частных оптико-механических предприятий. Правда, эти пред- приятия находились в весьма трудном положении — безраз- личное отношение к ним цар- ского правительства тормозило развитие и ограничивало их ини- циативу. В начале XX столетия стал подниматься вопрос об ограничении ввоза в Россию иностранных изделий и о подъ- еме отечественной промышлен- ности. В решении Комиссии по ограничению заграничных зака- зов отмечалось: «Заграничные заводы поставлены в совершен- но иные условия, чем наши: так, например, в Англии есть много заводов, гарантированных каз- ною и получающих временно, в случае отсутствия частных Зенит-телескоп с ломаной трубой работы Г. А. Фрейберга-Кондратьева (Россия, конец XIX в.) заказов, известные, в заранее определенных суммах, прави- тельственные заказы, в возме- щение недоборов по заказам частным; кроме того, многие специальные заграничные заво- ды имеют сбыт своих произведений во все части света; ничего подобного, как известно, в России не существует и посему наши заводы страдают от недостатка заказов гораздо более, чем западные...»8. Отмечали это неоднократно и сами работавшие в России оптики— вла- дельцы небольших мастерских. Так, например, в 1880 г. петербургский оптик К. Воткей обратился в Военное министерство с просьбой заказать на его фабрике бинокли, потребные министерству, изготовляемые «русски- ми мастерами... и которые будут не хуже изготовляемых заграничными мастерами и обойдутся по такой же цене»9. Известный петербургский оптикИ. Я. Урлауб, открывший в 1877 г. фабрику, специализировавшуюся сначала на изготовлении офтальмоло- гической оптики, а затем и астрономических и других оптических инстру- ментов, объяснял отставание оптико-механической промышленности Рос- сии в целом от промышленности западноевропейских стран отсутствием в 8 ЦГВИА, ф. 404, оп. 10/64, 1902, № 13, л. 71. 8 ЦГВИА, ф. 404, оп. 6/969, св. 958, 1880, № 9, л. 73. 26 Заказ № 727 401
Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении нашей стране базы оптического стекловарения, чему также пытался найти объяснение: «...отсталость русского стекольного производства от загра- ничного,— писал он,— объясняется отнюдь не отсутствием у нас для этого людей и знания, а меркантильными соображениями фабрикантов... для них являлось безынтересным приготовлять стекло для научных целей и инструментов,— стекло, требующее большего совершенства производства, между тем как в продаже оно может обращаться в небольшом количествен... не представит коммерческих выгод. К этой причине следует частию отнести то обстоятельство, что самостоятельное оптическое производство... с большим трудом привилось в России» [98, с. 8, 9]. Урлауб считал необходимым бороться с «неправильным, укоренив- шимся у нас пристрастием к изделиям заграничного производства» и, от- мечая значительные успехи производства у нас оптических медицинских инструментов, говорил, что «пройдут годы развития русского оптического производства, будет иметь место шлифовка всевозможных стекол» и что «есть полное основание утверждать, что в будущем наше оптическое произ- водство даже опередит западное» [98, с. 32, 41]. Эта уверенность И. Я. Урлауба полностью подтвердилась. В 1914 г. при участии А. Л. Гершуна, Н. Н. Качалова и В. Е. Тищенко начались первые опыты по изготовлению оптического стекла. В 1915 г. к этим работам подключились И. В. Гребенщиков, В. Е. Грум-Гржимайло, Н. С. Курнаков и Д. С. Рождественский. Заводу удалось освоить выпуск трех сортов оптического стекла [86J. И хотя работы, выполненные в 1914— 1917 гг., не смогли удовлетворить в России спрос на оптическое стекло, они стали фундаментом для промышленного производства оптического стек- ла, организованного в нашей стране после Октябрьской революции, поз- волившего создать мощную отечественную оптико-механическую промыш- ленность.
Глава XIII ВОЕННАЯ ТЕХНИКА 1. МИЛИТАРИЗМ И ПОДГОТОВКА К ПЕРЕДЕЛУ МИРА Конец XIX — начало XX в. ознаменовались перерастанием капита- лизма в высшую и последнюю стадию своего развития. Это был, по харак- теристике В. И. Ленина, «переход количества в качество, переход разви- того капитализма в империализм» К Империализм довел все противоре- чия, присущие капиталистическому обществу, до крайней степени обост- рения. Одним из характерных явлений капитализма на последней стадии его развития стал империалистический милитаризм, направленный на осуществление политики захватнических войн и подавления сопротив- ления трудящихся. Милитаризм как социальное явление представляет собой систему экономических, политических, идеологических и непосред- ственно военных мероприятий, связанных с подготовкой и проведением империалистических войн агрессивными капиталистическими государст- вами. Подчеркивая усиление милитаризма в эпоху империализма, В. И. Ленин вскрыл особые причины этого явления, которые кроются в монополистическом характере экономики в новую историческую эпоху. Ленин писал, что «империализм, т. е. монополистический капитализм, окон- чательно созревший лишь в XX веке, по экономическим его коренным свойствам, отличается наименьшим миролюбием и свободолюбием, наи- большим и повсеместным развитием военщины» 1 2. В условиях домонополи- стического капитализма, характеризующегося господством свободной кон- куренции, не было необходимости в повсеместной и всесторонней милитари- зации. Для этого периода были характерны охватывающие, как правило, небольшое число стран национальные войны, длившиеся сравнительно короткое время. На империалистической стадии развития капитализма, подчеркивал В. И. Ленин, производительные силы и размеры капитала развитых капиталистических стран к началу XX столетия переросли уз- кие рамки отдельных национальных государств. Это породило стремление крупных капиталистических держав к порабощению чужих наций, к захвату колоний, к сосредоточению в одних руках всех источников сырья и рынков сбыта3. К концу XIX в. в результате усиленного порабощения колоний капи- талистическими государствами раздел мира оказался законченным. Из 25 млн. км2 территорий, захваченных развитыми капиталистическими державами с 1876 по 1914 г., большая доля досталась Англии и Франции. Более молодым капиталистическим странам — США, Германии, Японии— 1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 27, с. 387. 2 Там же, т. 37, с. 248. 3 См.: Там же, т. 26, с. 282. 26* 403
Глава XIII. Военная техника пришлось удовлетвориться сравнительно второстепенными колони- альными владениями 4. Завершение территориального раздела мира вызвало борьбу за его передел. В силу действия закона неравномерности развития капиталисти- ческих стран Германия в последней трети XIX в. не только догнала, но и перегнала в экономическом отношении Англию (и другие страны Европы), лишив ее монопольного положения в промышленном производстве и на мировом рынке. Это привело к обострению противоречий между Герма- нией и Англией. Одновременно оказалась оттесненной на 4-е место среди великих держав Франция. Стремясь к коренному переделу мира, Германия в 1879—1882 г. сколотила военно-политический блок («Тройственный союз»: Германия, Австро-Венгрия, Италия), положивший начало разделу Европы на противостоящие политические группировки и направленный на подготовку мировой войны. В противовес этому империалистическому блоку в условиях острой конкурентной борьбы, локальных конфликтов и противоречий с 70-х годов XIX в. стал постепенно складываться блок Англии, франции и России. Первым ответом на лежащее в основе Тройственного союза австро-гер- манское соглашение 1879 г. явился франко-русский союз, сложившийся в 1891—1893 гг. В 1904 г. после разрешения ряда спорных вопросов было подписано англо-французское соглашение, а после укрепления сотруд- ничества Франции и России, последовавшего в 1905—1906 гг., в 1907 г. было заключено англо-русское соглашение, оформившее создание второго империалистического блока в составе Англии, Франции и России, полу- чившего название «Тройственное согласие» или Антанта. Характерно при этом, что Англия не приняла на себя определенные военные обяза- тельства, и оставила тем самым за собой широкие возможности для поли- тического лавирования и шантажа своих союзников. Только 5 сентября 1915 г. в Лондоне между Россией, Англией и Францией было подписано заменявшее союзный договор важное соглашение о незаключении сепарат- ного мира. Создание в Европе двух противоборствующих группировок вызвало ряд кризисов в международных отношениях, предшествующих мировой войне (Марокканские кризисы 1905 и 1911 гг., Боснийский кризис 1908—1909 гг., Итало-турецкая война 1911—1912 гг., Балканские войны 1912—1913 гг. и др.), которые оказали большое влияние на окончательную расстановку сил в двух противостоящих один другому империалистических блоках. Италия и Румыния отошли от Тройственного союза и стали сбли- жаться с державами Антанты; укрепились связи между Россией и Сербией. Вместе с тем Болгария перешла в лагерь австро-германского блока; Тур- ция практически с 1913 г. превратилась в финансового и военного вассала Г ермании. Окончательное формирование двух крупнейших империалистических коалиций произошло уже в ходе первой мировой войны, начавшейся 28 июня 1914 г. нападением Австро-Венгрии на Сербию. 1 августа 1914 г. Германия объявила войну России, а 3 августа — Франции. 4 августа Анг- лия объявила войну Германии. 23 августа против Германии выступила Япония. 29 октября к австро-германскому блоку присоединилась Тур- 4 Там же, т. 27, с. 377. 404
Глава XIII. Военная техника ция. Болгария, Италия и Румыния первоначально объявили о своем нейт- ралитете. Однако 14 октября 1915 г., предварительно заключив секретные соглашения с Германией, Австро-Венгрией и Турцией, Болгария напала на Сербию. 23 мая 1915 г. к Антанте примкнула Италия, а 27 августа 1916 г.-— Румыния. 6 апреля 1917 г. на стороне Антанты вступили в войну США. Всего к Антанте примкнуло более 20 государств. Победа в мировой войне может быть обеспечена только тогда, когда используются все ресурсы воюющих государств. Поэтому в эпоху импе- риализма, подчеркивает В. И. Ленин, «милитаризация проникает собой всю общественную жизнь. Империализм есть ожесточенная борьба вели- ких держав за раздел и передел мира,— он неизбежно должен поэтому вести к дальнейшей милитаризации во всех странах...»5. Первой мировой войне предшествовала длительная подготовка, соп- ровождавшаяся милитаризацией экономики империалистических стран, в результате которой военные расходы заняли преимущественное место в государственных бюджетах, составляя, по словам В. И. Ленина, «сотни и тысячи миллионов рублей»6. Так, прямые расходы на первую мировую войну в 10 раз превысили затраты на все войны, которые велись с 1793 по 1907 г., достигнув 208 млрд. долл. [1, с. 5]. Одним из главных признаков милитаризма В. И. Ленин считал нара- щивание вооружений, военной техники, названное им «горячкой воору- жений», принявшей особо острые формы в начале XX в. в связи с бурным развитием производительных сил, науки и техники империалистических государств. «Никакая выносливость, никакая физическая сила, никакая стадность и сплоченность массовой борьбы не могут дать перевеса в эпоху скорострельных малокалиберных ружей, машинных пушек, сложных технических устройств...» 7 — подчеркивал В. И. Ленин. На войне «берет верх тот, у кого величайшая техника, организованность, дисциплина и лучшие машины...» 8 — писал В. И. Ленин, подтверждая этим известное положение Ф. Энгельса о том, что «вся организация армий и применяемый ими способ ведения боя, а вместе с этим победы и поражения, оказываются зависящими от материальных, т. е. экономических, условий: от человече- ского материала и от оружия, следовательно — от качества и количества населения и от техники» *. Вся подготовка и ход первой мировой войны являются грандиозной иллюстрацией этих выводов основоположников марксизма-ленинизма. В то же время этот период подтвердил полную несостоятельность бур- жуазной военной мысли правильно предвидеть ход событий и учесть влияние материально-технических факторов и подготовки личного состава на ведение военных операций. В этом сказалась методологическая слабость военной науки и военного искусства империалистических государств. В ходе подготовки к первой мировой войне в армиях империалисти- ческих государств и в монополизированном производстве тщательно изу- чали военный и технический опыт испано-американской (1898 г)., англо- бурской (1899—1902 гг.), русско-японской (1904—1905 гг.) и других войн. 6 Ленин В. И. Поли. собр. сбч., т. 30, с. 155, 156. • Там же, т. 23, с. 175. 7 Там же, т. 9, с. 155—156. 8 Там же, т. 36, с. 116. * Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 175. 405
Глава XIII. Военная техника Социальные изменения, связанные с переходом капитализма в его высшую и последнюю стадию — стадию империализма, новые возможности воен- ной науки и техники, создавшие материально-технические предпосылки для появления в больших масштабах новых видов вооружения, резкое увеличение численности армий ознаменовали наступление на рубеже XIX и XX вв. подлинной революции в военном деле. 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ НАУКИ В ВОЕННОМ ДЕЛЕ Достижения науки и техники сказались прежде всего на артиллерий- ском и стрелковом оружии. Коренным переворотом в военном деле в XIX в. стало вооружение пехоты и артиллерии в 50-х и 60-х годах нарез- ным оружием (ружей-штуцеров и артиллерийских систем в сухопутной армии и морском флоте). Вторая половина XIX в. ознаменовалась бурным развитием артилле- рийской науки, которая должна была в короткие сроки решить ряд кон- кретных научно-технических задач по баллистическому и прочностному проектированию новых артиллерийских орудий, разработке новых видов боеприпасов, изучению внешней баллистики вращательных продол- говатых снарядов и составлению таблиц стрельбы, установлению законов горения дымных и в особенности бездымных порохов, необходимых для рационального проектирования артиллерийских стволов. В специальных учебных заведениях (Михайловская артиллерийская академия в России, Апликационная инженерная и артиллерийская школа в г. Мец (Франция), Парижская политехническая школа во Франции и др.) создаются особые курсы баллистики, артиллерии, ракетного дела [2, с. 24—26]. Центральной проблемой внешней баллистики во второй половине XIX в. стало изучение сопротивления воздуха движению вращающегося продолговатого артиллерийского снаряда. Для установления законов сопротивления воздуха начиная с 60-х годов во многих странах были поставлены большие опытные стрельбы со снарядами длиной от 2 до 4 калибров с использованием различных модификаций электрических хро- нографов (К. И. Константинов, 1843 г.; Ле Буланже, 1863 г.; Ф. Баш- форт, 1865 г. и др.), служащих для определения скоростей артиллерий- ских снарядов. Среди проведенных экспериментов особое значение имели опыты: Н. В. Маиевского в Петербурге (1868—1869 гг.); Ф. Башфорта в Англии (1866—1870 гг.); Гаврской комиссии во Франции (1873 г.); Хойеля в Голландии (1884 г.); завода Круппа в Германии (1879—1896 гг.) [3, с. 45]. В результате обработки большого опытного материала был предложен ряд эмпирических закономерностей, характеризующих соотношение меж- ду сопротивлением воздуха и скоростью движения снаряда для отдельных ограниченных диапазонов ее значений (закон Маиевского—Забудского, гаврский закон, закон Сиаччи и др.). В конце 80-х годов XIX в. Ф. Сиач- чи, чтобы охватить весь диапазон скоростей, объединил результаты опы- тов, проведенныхМаиевским, Хойелем, Багафортом и фирмой Круппа, в сложную формулу и составил подробные таблицы значений функции сопро- тивления воздуха [4]. Кривая этой функции не имеет угловых точек. Закон Сиаччи и вычисленные на его основе баллистические таблицы нашли 406
Глава XIII. Военная техника широкое распространение. В нашей стране они использовались до на- чала 30-х годов XX в. Благодаря деятельности Петер- бургской академии наук и Михай- ловской артиллерийской академии, использовавших достижения рус- ских ученых в области математи- ки, механики, физики, химии, Рос- сия во второй половине XIX в. вышла на передовые рубежи в мире в области комплекса артиллерий- ских наук. Среди ученых, сыгравших в этот период важную роль в раз- работке и обосновании научных основ военной техники, следует отметить математиков и механиков М. В. Остроградского, П. Л. Чебы- шева, И. А. Вышнеградского, А. 'Н. Крылова, баллистиков Н. В. Маиевского, А. Ф. Бринка, Н. А. Забудского, В. М. Трофимо- ва, Н. Ф. Дроздова, И. П. Граве, специалистов по теории стрельбы В. Н. Шкларевича и П. А. Гель- виха, металлурга Д. К. Чернова, физика Э. X. Ленца, химиков Г. И. Гесса, Д. И. Менделеева, Л А. А. Солонины, Г. А. Забудского, Н Алексей Николаевич Крылов (1863—1945 гг.) 3. Шишкова, А. В. Сапожникова, . П. Федорова, С. В. Панпушко, спе- циалистов в области проектирования стволов и артиллерийских систем А. В. Гадолина, Р. А. Дурляхова, А. П. Энгельгардта, боеприпасников А. А. Дзержковича и В. И. Рдултовского, одного из основоположников ракетного оружия К. И. Константинова. В результате исследований этих ученых, большинство которых входило в преподавательский состав Артиллерийской академии или являлось ее воспитанниками, были разработаны многие вопросы внешней и внутрен- ней баллистики, баллистического и прочностного проектирования артил- лерийских систем, артиллерийской стрельбы, проектирования боеприпа- сов, разработки порохов и взрывчатых веществ [5, с. 15—82]. В развитие внешней баллистики значительный вклад внесли русские ученые-артиллеристы профессора Михайловской артиллерийской акаде- мии член-корреспондент Петербургской академии наук Н. В. Маиевский и Н. А. Забудский, получившие широкую известность и мировое призна- ние. Оба были удостоены звания члена-корреспондента французской ака- демии наук. Именно Н. В. Маиевскому принадлежит решение теорети- ческой проблемы о вращательном движении продолговатых снарядов [61, имевшей огромное значение для создания нарезной артиллерии. Не мень- шее значение в развитии баллистики имели его экспериментально-теоре- тические исследования по установлению закона сопротивления воздуха 407
Глава XIII. Военная техника при полете вращающихся продолговатых снарядов. Наибольшую извест- ность получил его фундаментальный «Курс внешней баллистики» (1870 г.), вошедший в основной фонд артиллерийской науки. В 1855 г. Н. В. Маиев- ский разработал оригинальный метод определения давления пороховых газов в различных сечениях канала ствола и впервые получил кривую давления пороховых газов по длине ствола, использованную им при проектировании ряда нарезных артиллерийских систем образца 1867 и 1877 гг. В этот же период он провел исследование по прониканию сна- рядов в различные преграды [7]. Все это дает основание утверждать, что Н. В. Маиевский является основоположником баллистики нарезного оружия. Под его руководством были разработаны по существу все технические проблемы, связанные с усовершенствованием русской артиллерии второй половины XIX в. За время своей научной деятельности Н. В. Маиевский опубликовал 29 тру- дов на русском и 13 на иностранных языках [5, с. 40, 41]. Продолжателем работ Н. В. Маиевского стал его ученик Н. А. Забуд- ский, выполнивший ряд серьезных исследований по внешней и внутренней баллистике и сыгравший большую роль в разработке и создании 76-мм пушки образца 1902 г., а также всех систем 122—203-мм калибра образ- цов 1909 и 1910 гг. Его оригинальные работы о сопротивлении воздуха при больших скоростях, о влиянии вращательного движения Земли на полет снаряда, об ударном действии снарядов и другие, опубликованные в тру- дах Академии и в «Артиллерийском журнале» [8—11], имели большое значение для артиллерийской науки и перевооружения русской артилле- рии перед первой мировой войной. Фундаментальные труды Н. А. Забуд- ского «Внешняя баллистика» (1895 г.), «Теория вероятностей и примене- ние ее к стрельбе и пристрелке» (1898 г.) послужили основой для подго- товки артиллерийских кадров с высшим образованием. Ценным вкладом в теорию проектирования снарядов явилась впервые разработанная им в начале 90-х годов методика расчета вращающихся снарядов на устойчи- вость [12]. В этой работе им была получена формула для расчета устойчи- вости снарядов, нашедшая широкое применение в артиллерийской прак- тике. Высшим творческим достижением Н. А. Забудского следует счи- тать выведенный им на основе опытов Н. В. Маиевского и более поздних испытаний новый закон сопротивления воздуха, известный в науке как «закон Маиевского—Забудского» (1895 г.), а также полученные им в 1914 г. кривые давления и скоростей в зависимости от пути снаряда в канале орудия [5, с. 56, 57]. Из зарубежных работ по внешней баллистике, относящихся к началу XX в., получили мировую известность курсы П. Шарбонье, изданные в 1904, 1907 и в 1921 гг. [13], а также курс К. Кранца [14]. Продолжателем работ Н. В. Маиевского по исследованию вращательного движения сна- ряда в конце XIX и в начале XX в. стал также французский ученый де Спарр [15]. Повсеместный переход к нарезному оружию, а также от дымного поро- ха к бездымному вызвал во второй половине XIX в. быстрое расширение фронта работ по внутренней баллистике, ускоренному развитию которой способствовали успехи физико-химических наук и термодинамики. Исследованию закономерностей горения различных модификаций чер- ного пороха были посвящены работы Г. Пиобера (1835—1844 гг.), Р. Бун- 408
Глава XIII. Военная техника зена (1857 г.), Л. Н. Шишкова (1857г.) и Н.П.Федорова (1868г.), который первым из ученых нашел соотношение между продуктами го- рения пороха, скоростью горения и давлением, а также первым раз- работал химическую теорию горе- ния пороха [5, с. 50]. Это отмечено Д. И. Менделеевым в его фунда- ментальном труде «Основы химии». В 1860 г. А. Нобль создал удач- ную конструкцию крешерного при- бора, с помощью которого он и Ф. Эйбл исследовали горение черного пороха в разработанной имимонометрической бомб е.У совер- шенствованная в 1883 г. Ж. Сарро и П. Вьелем конструкция бомбы уже обеспечивала возможность по- лучения кривых давления порохо- вых газов в функции от времени. Это позволило создателю пирокси- линового пороха Вьелю определить Николай Владимирович Маиевский (1823—1892 гг.) основные законы горения дымных и бездымных порохов. Значительный вклад в теорети- ческие основы внутренней балли- стики внесли французские ученые. В 1864 г. на основе первого закона термодинамики А. Резаль получил одно из основных уравнений внутренней баллистики — уравнение рас- ширения пороховых газов. В дальнейшем оно было использовано Сарро для разработки метода приближенного решения основной задачи внутрен- ней баллистики. Этот метод получил широкое распространение в ряде стран, хотя и базировался на неточном допущении Пиобера о постоян- стве скорости горения пороха. В этот период ряд курсов внутренней баллистики был разработан уче- ными Михайловской артиллерийской академии: П. М. Альбицким (70-е годы), В. А. Пашкевичем (1885 г.) и А. Ф. Бринком (1900—1902 гг.) [16]. В начале XX в. появился ряд фундаментальных работ Н. Ф. Дроздова (1903, 1910 гг.), в которых он впервые дал точное решение основной зада- чи внутренней баллистики, остававшееся до начала 30-х годов единст- венным. Оригинальный метод приближенного решения основной задачи предложил П. Шарбонье, опубликовавший в 1908 г. краткий курс внут- ренней баллистики. Другой приближенный метод был выдвинут в 1910 г. итальянским ученым Д. Бианки. Из прочих работ этого периода целесо- образно отметить работу И. П. Граве о горении пороха в постоянном объе- ме (1904 г.), работы Н. А. Забудского по исследованию давлений поро- ховых газов в канале ствола, опубликованные в 1904 и в 1914 гг., а также работу Г. П. Киснемского и Г. П. Дымши (1906 г.) о поправочных форму- лах внутренней баллистики. 409
Глава XIII. Военная техника Переход на нарезную артиллерийскую технику выдвинул вместе с тем задачу обеспечения прочности орудийных стволов при повышенных дав- лениях пороховых газов (более 2000 ат). Эту важнейшую для всего пос- ледующего развития артиллерии проблему удачно разрешил академик Петербургской академии наук, профессор Михайловской артиллерийской академии А. В. Гадолин [17]. В связи с тем, что простое утолщение стенок ствола, как показал еще в 1850 г. Г. Ламе, неэффективно (наружные слои металла практически не участвуют в сопротивлении внутреннему давлению), А. В. Гадолин впер- вые предложил и теоретически обосновал использование сложной конст- рукции ствола, состоящей из двух или более слоев металла, из которых наружные слои в процессе сборки получают предварительное натяжение. «Скрепленная» конструкция позволяет значительно повысить давление в канале ствола, а следовательно, и начальные скорости снарядов при сох- ранении общего веса орудия в заданных пределах. А. В. Гадолин своими работами [18, 19] заложил основы современной теории прочностного рас- чета многослойных орудийных стволов. На основе предложенной им мето- дики расчета скрепленных стволов были спроектированы системы орудий образца 1867 и 1877 гг. А. В. Гадолин, будучи членом Артиллерийского комитета, а с 1867 г. инспектором всех русских арсеналов, принял актив- ное участие в разработке всех вопросов, связанных с принятием на во- оружение нарезных орудий и бездымных порохов [5, с. 43, 44]. Во второй половине XIX в. начинает формироваться самостоятельная артиллерийская дисциплина, связанная с теоретической разработкой и ис- пытанием артиллерийских боеприпасов. Начало было положено в 1834— 1835 гг. при проведении опытов в г. Меце по исследованию углубления сферических снарядов в различные твердые среды, на основании которых известный французский механик Ж. В. Понселе сформулировал закон сопротивления преграды. Последующие попытки установить закон соп- ротивления твердых преград на базе общих теоретических предпосылок и дополнительных экспериментальных данных предпринимались неодно- кратно. Известны работы Н. В. Маиевского, Вуича, Н. А. Забудского, Пароди и других ученых [2, с. 26, 27, 39, 40; 20, с. 123]. С появлением броненосных судов, вооруженных нарезными орудиями остро встал вопрос о исследовании бронепробиваемости снарядов морской и береговой артиллерии. Эксперименты проводили практически одновре- менно в Англии, франции, России с конца 60-х годов XIX в. В результа- те обработки результатов опытных стрельб французский ученый Ж. де Марр получил формулу для определения скорости встречи снаряда с бро- ней, необходимой для ее пробивания [20, с. 182, 183]. Зависимость, предложенную де Марром, широко применяли для рас- чета бронепробиваемости до середины XX в. Аналогичные формулы были получены Ноблем и фирмой Круппа. Русские ученые также внесли большой практический и теоретический вклад в это направление артиллерийской науки, решая актуальные проб- лемы по разработке новых видов боеприпасов, способов полигонных испы- таний и методов расчета их основных характеристик. Так, в 1875—1876 гг. основоположник теории стрельбы нарезной ар- тиллерии В. Н. Шкларевич впервые разработал совершенную конструк- тивную схему диафрагменной шрапнели с донной камерой и центральной 410
Глава XIII. Военная техника трубкой, не претерпевшей принципиальных изменений в течение 75 лет. Щкларевичу принадлежат также первые теоретические труды по изучению и обобщению действия картечей, гранат и шрапнелей [21]. В них изложе- на методика полигонных испытаний снарядов указанных видов и содер- жатся отправные данные для выбора их важнейших конструктивных параметров. Проникновение методов теории упругости и сопротивления материалов в артиллерийскую науку позволило решить ряд прочностных задач для проектирования элементов боеприпасов. Так, в 1888 г. А. В. Гадолин разработал методику расчета осевых напряжений, возникающих в стака- не шрапнели при выстреле, которая легла в основу расчета корпусов сна- рядов на прочность. В 1894 г. профессор Артиллерийской академии А. Ф. Бринк опубликовал работу «Проектирование снарядов» [22], явив- шуюся продолжением исследований Гадолина по вопросам прочности корпуса снаряда при выстреле. В этой же работе автор сделал первые попытки рассчитать трубки и взрыватели на взводимость при выстреле и надежное действие при ударе в преграду. Подходы к решению перечислен- ных задач были развиты Бринком в его следующем труде «Прочность сна- рядов и действие ударных трубок в канале орудия при встрече с верти- кальными преградами», опубликованном в 1895 г. [23]. В принципе они сохранились до наших дней. Крупный вклад в совершенствование боеприпасов внес известный уче- ный адмирал С. О. Макаров, который в 1893 г. выдвинул идею о при- менении для снарядов морской артиллерии при стрельбе по гетерогенной броне бронебойного наконечника из относительно вязкой стали. Это пред- ложение оказалось настолько плодотворным, что с начала XX в. морские снаряды всех стран имели бронебойные наконечники. В развитии артиллерийской науки и техники выдающаяся роль при- надлежит известному русскому артиллеристу В. М. Трофимову. Он пер- вым из ученых поставил вопрос о проектировании артиллерийской системы в целом, успешно занимался разработкой вопросов внешней и внутренней баллистики, проектированием орудий и снарядов, составлением таблиц стрельбы, исследовал действие шрапнели, сформулировал закон рассеи- вания при дистанционной стрельбе, решил ряд проблем стрельбы на боль- шие дальности [24]. В связи с широким внедрением в артиллерии с начала XIX в. разрыв- ных бомб, гранат, а несколько позже шрапнелей перед артиллерийской наукой встал вопрос о разработке методики расчета шкалы дистанцион- ной трубки, обеспечивающей момент разрыва снаряда. Впервые эксперименты по изучению закономерностей горения трубоч- ного состава при различных условиях были проведены в 1855 г. в Гима- лаях английским артиллеристом Митчелом, который сжигал трубки на различных высотах [25]. Эти опыты были вскоре повторены Э. Франклан- дом, сжигавшим трубки в сосудах с вакуумом. В 1862 г. француз М. Л. Дюфур провел опыты по сжиганию дистанционных составов на раз- личных высотах в Альпах. Аналогичные эксперименты были выполнены в 1864—1865 гг. в Италии известным артиллеристом’ баллистиком Сен- Робером, в 1891 г. швейцарскими артиллеристами, в 1893 г. на Памире на высотах до4215мполковником Булатовым, в 1895 г.— фирмойКруппа [3]. Исследования по разработке методики расчета шкалы дистанционной 411
Глава XIII. Военная техника трубки были продолжены В. М. Трофимовым, который в своей фундамен- тальной работе «О зависимости горения дистанционных трубок от усло- вий стрельбы» [26] систематизировал результаты определения ско- ростей горения пороховых запрессовок при различных давлениях. Он впервые указал на необходимость учитывать динамическое давление воз- духа на полет снаряда и разработал метод учета этого давления. Его труд, по мнению многих видных баллистиков, был лучшей работой того времени по данной проблеме во всей мировой литературе [3]. Рекомендации В. М. Трофимова нашли практическое применение при разработке оте- чественных 22- и 45-секундных дистанционных трубок двойного действия конструкторами Д. М. Комаровым и В. Л. Дыманом, а несколько позже при создании дистанционных трубок и взрывателей к зенитным орудиям. "Весьма значительный творческий вклад в дело развития артиллерий- ской техники принадлежит Д. К. Чернову [27]. Его первые исследования по металлургии в значительной степени были вызваны потребностями артиллерийского производства [28]. Исследования завершились корен- ным усовершенствованием технологии производства прочных артиллерий- ских орудий и бронебойных снарядов. Крупнейшим научным достижением в области изучения проблемы живучести артиллерийских орудий стала работа Д. К. Чернова, посвященная вопросу о выгорании каналов в сталь- ных орудиях, в которой он разработал основы физической теории износа орудийных стволов [29]. Ряд глубоких исследований, связанных с решением некоторых дина- мических задач в области артиллерийской техники, был выполнен на- кануне первой мировой войны выдающимся русским ученым, математиком, механиком и кораблестроителем, академиком А. Н. Кры- ловым [30]. Это прежде всего задача о вынужденных радиальных коле- баниях полого упругого цилиндра [31], имеющая непосредственное практи- ческое значение при проектировании орудий (предложена А. Ф. Брин- ком). В 1909 г. А. Н. Крылов опубликовал фундаментальную работу «Некоторые замечания о крешерах и индикаторах», посвященную теоре- тическому обоснованию приборов для измерения параметров динамических процессов [32]. Результаты этих исследований в начале 1914 г. были при- менены им для анализа правильности функционирования специального индикатора «Виккерса», использованного на артиллерийском полигоне для записи диаграммы давления в цилиндре компрессора новых 305-мм орудий длиной 52 калибра, предназначенных для линейных кораблей типа «Севастополь». Исследования Крылова подтвердили пригодность предложенных компрессоров. Вместе с тем замена их другими повлекла бы расход около 2 500 тыс. руб и значительно отдалила бы срок готовно- сти кораблей [33, с. 275, 276]. Технические потребности военного судостроения по созданию паро- вого броненосного' флота сильно повлияли на развитие во второй полови- не XIX в. новых технических наук — теории корабля и кораблестроения, включающих такие важнейшие направления, как теория качки корабля, теория остойчивости, плавучести и непотопляемости, а также строитель- ная механика корабля [2, с. 195]. Для военно-морского флота, а именно сохранения живучести и боеспо- собности кораблей особо важное значение имели работы С. О. Макарова, А. Н. Крылова и И. Г. Бубнова. 412
Глава XIII. Военная техника Основоположником научных работ по непотопляемости судна в рус- ском военно-морском флоте был адмирал С. О. Макаров, который впервые в 1875 — 1876 гг. теоретически обосновал эту проблему [34, 35]. Поскольку непотопляемость корабля зависит от его остойчивости и запаса плаву- чести, Макаров предложил методы выравнивания его крена и дифферен- та при значительных повреждениях ниже ватер-линии от снарядов и мин. Учение о непотопляемости судна было развито А. Н. Крыловым, раз- работавшим еще в 1893 г. рациональные приемы и схемы для расчета остойчивости и плавучести [36]. В 1903 г. он разработал «Таблицы непотоп- ляемости», принятые во всех военных флотах. Другим итогом работ Кры- лова над непотопляемостью судов стало его предложение по более рацио- нальной системе бронирования, принятой при постройке русских линей- ных кораблей и линейных крейсеров в 1909—1917 гг. Важные исследова- ния по непотопляемости' судов принадлежат и И. Г. Бубнову [37]. С середины XIX в. в разных странах развернулись исследования проб- лемы качки корабля на морской волне с целью сохранения остойчивости, а также достижения точности стрельбы из орудий. Главный кораблестрои- тель английского флота В. Рид одним из первых стал исследовать проб- лему зависимости остойчивости корабля от величины его крена. Другой английский ученый В. Фруд разработал теорию боковой качки [2, с. 196], впервые использовав метод моделирования для решения задач, свя- занных с плаванием тел на поверхности жидкости [38, с. 61—70]. Один из методов гашения боковой качки исследован в работе И. Г. Бубнова [39]. Более сложная научная задача — разработка теории килевой качки — была также подсказана требованиями военно-морского флота по сохра- нению точности стрельбы корабельной артиллерии. Решение этой задачи, осуществленное А. Н. Крыловым в 1896—1898 гг. [40], доставило ему мировую известность и вместе с другими трудами по теории кораблестрое- ния способствовало установлению приоритета и ведущей роли русской науки в этой области знания. Изучая проблему уменьшения качки кораб- ля, Крылов разработал (1909 г.) теорию гироскопического успокоителя Шлика и предложил метод расчета «успокоительных цистерн», уменьшаю- щих амплитуду боковой качки до 50%. С развитием военно-морского флота, с увеличением скоростей судов, мощности и числа оборотов их силовых установок возникла новая науч- ная проблема, связанная с необходимостью изучения колебательных про- цессов в корпусе корабля в целом и в его отдельных конструкциях и поисков методов гашения вибраций, пагубно влияющих на скорость хода корабля и на точность стрельбы корабельных боевых средств (артиллерии, торпедных аппаратов, пулеметов). Первые экспериментальные исследования были выполнены О. Шликом (Германия), который с помощью специально для этого сконструирован- ного в 1893 г. прибора паллографа замерил общую вертикаль- ную вибрацию на миноносцах. Он впервые предложил приближенную формулу [41, с. 228] для расчета числа колебаний корпуса. Работы после- дующих авторов: Тейлора (1891 г.), Ярроу (1892 г.) и других [41, с. 256— 258] были направлены на продолжение экспериментальных исследований судовой вибрации и на изучение вопроса об уравновешивании сил инер- ции прямолинейно движущихся масс паровых машин. Последняя проб- лема уже к началу XX в. оказалась достаточно разработанной [42, 413
Глава XIII. Военная техника с. 358—359]. В 1901 г. Л. Гюмбель опубликовал первую теоретическую работу по приближенному определению периодов и форм главных колеба- ний судового корпуса [41, с. 230, 231, 257]. Однако только многочисленные исследования А. Н. Крылова по виб- рации судов, охватившие широкий круг вопросов колебаний упругих систем и в частности судовых вибраций, подвели прочную базу под их расчеты, способствовали выделению вибрации судов из общей теории колебаний в самостоятельный раздел строительной механики корабля и стали толчком для дальнейшего развития этой области науки [42, с. 359]. Первое в истории отечественного судостроения измерение вибраций было выполнено А. Н. Крыловым в 1900 г. при помощи сконструирован- ного им прибора на крейсере «Громобой». Разработав теорию этого явле- ния, А. Н. Крылов уже в 1901 г. впервые в мире начал читать курс вибра- ции судов. Позднее основные результаты исследований А. Н. Крылова о вибрации судов вошли в его известную работу «О некоторых дифферен- циальных уравнениях математической физики, имеющих приложение в технических вопросах», в отдельной книге под названием «Вибрация судов» [43]. Основополагающий вклад в разработку строительной механики ко- рабля и в особенности в решение проблем, связанных с рядом специфиче- ских особенностей конструирования корпусов военных кораблей, внес И. Г. Бубнов [44, с. 408—433]. Бубнову принадлежит заслуга в разра- ботке технической теории гибких прямоугольных пластинок применитель- но к расчету панелей обшивки, получающей под давлением воды большие прогибы [45]. В 1908 г. Морской технический комитет одобрил разработан- ную Бубновым классификацию действующих на корабль расчетных наг- рузок с единой системой допускаемых напряжений для различных эле- ментов конструкции корпуса судна. В 1913 г. Бубнов разработал новый метод решения уравнений [44, с. 136—139], известный в литературе как метод Бубнова — Галеркина [46, с. 58—61], использованный им для решения ряда задач строительной ме- ханики и прежде всего для определения напряжений и прогибов для гиб- кой прямоугольной пластинки, имеющей удлиненную форму и изгибаю- щейся по цилиндрической поверхности, т. е. для элемента, характерного для набора днища надводных военных судов и корпусов подводных лодок. Служащие для практических расчетов таких пластин вспомогательные функции были Бубновым табулированы [46, с. 388]. Математическое обоснование вопросов местной и общей прочности судов И. Г. Бубнов обобщил в фундаментальном труде «Строительная ме- ханика корабля» [47], который в то время был единственным в мировой практике по высокому научному уровню и полноте изложения вопроса. В работе Бубнов рассматривает применение метода последующих приб- лижений для расчета тонкостенных конструкций, введенный им в 1906— 1907 гг. при проектировании линейных кораблей типа «Севастополь» [46, с. 388]. Расчеты прочности корпусов различных модификаций линейных кораблей, выполненные под руководством Бубнова, были отлитографи- рованы в пяти томах (1909 г.), составивших руководство по проектирова- нию военных судов. Труды ученого легли в основу русского подводного судостроения. Работая в 1908—1912 гг. заведующим Опытовым судострои- тельным бассейном, Бубнов выполнил ряд важных экспериментальных 414
Глава XIII. Военная техника исследований, разработал оригинальный способ испытаний подводных ло- док в погруженном состоянии. При проектировании линейных кораблей типа «Севастополь» Бубнов впервые в мире предложил применение трех- орудийных башен и линейное их расположение, создал новую систему набора корпуса кораблей с обеспечением уменьшения его общего веса по сравнению с принятыми нормами, что позволило при сохранении принятой прочности корпуса значительно усилить броневую защиту подводного борта. Эти идеи были в дальнейшем развиты им при проектировании ли- нейных крейсеров типа «Измаил» [44, с. 421, 422]. Таким образом, в основном благодаря работам А. Н. Крылова и И. Г. Бубнова в конце XIX и первых десятилетиях XX в. были разра- ботаны научные основы военного кораблестроения. Позднее в это научно- техническое направление серьезный вклад внесли их ученики и последо- ватели П. Ф. Папкович и Ю. А. Шиманский. Оценивая в целом характер воздействия естественных и технических наук на прогресс военной техники в период становления промышленного капитализма и перехода его к монополистической стадии, можно отметить несколько важнейших особенностей этого процесса. Прежде всего целесообразно подчеркнуть, что военное дело, ставшие «одной из отраслей крупной промышленности (броненосные суда, нарез- ная артиллерия, скорострельные орудия, магазинные винтовки, пули со стальной оболочкой, бездымный порох и т.д.) » 10 ранее, чем другие от- расли общественного производства, уже не могло развиваться без науки, без специальных теоретических научных исследований и экспериментов. Именно в этой отрасли капиталистическое производство, пользуясь сло- вами К. Маркса, «впервые создает для естественных наук материальные средства исследования... вместе с распространением капиталистического производства научный фактор впервые сознательно и широко развивается, применяется и вызывается к жизни в таких масштабах, о которых пред- шествующие эпохи не имели никакого понятия» и. Таким образом, в этот период естественные и бурно развивающиеся технические науки служили не только для объяснения действия военной техники, но широко исполь- зовались для разработки принципиально новых технических устройств военного назначения. Более того, ряд образцов военной техники вообще нельзя было создать без предваряющих научных исследований. В то же время, необходимость решения новых научных проблем в раз- личных отраслях военного дела служила серьезной предпосылкой для проведения специализированных теоретических и экспериментальных ис- следований и тем самым создавала стимул для форсированного развития уже возникших и зарождения новых технических наук, а также для воз- никновения новых направлений исследований в науках фундаменталь- ных. 3. ПЕРЕВООРУЖЕНИЕ СУХОПУТНОЙ АРМИИ В эпоху домонополистического капитализма войны носили ограничен- ный характер, велись между сравнительно небольшими армиями. В эпоху империализма наступил машинный период войн, характеризующийся ис- пользованием массовых, многомиллионных армий, применением на по- 10 Маркс К., Энгельс Ф. Сол., т. 38, с. 398. 11 Там же, т. 47, с. 556. 415
Глава XIII. Военная техника лях сражений огромного количества самой разнообразной машинной тех» ники, небывалым ростом моторизации и механизации армий. В 1908 г. численность армии России составляла 1 269 700, Германии 610 500, Франции 573 200, Австро-Венгрии 366 600, Италии 250 тыс. человек [48, с. 113]. Особенно возросла численность армий накануне пер- вой мировой войны. В 1913 г. в Европе под ружьем было 5170 тыс. че- ловек. Россия имела армию в 1300 тыс. солдат и офицеров, которую на время войны предполагалось довести до 5 млн. человек. В ходе войны к январю 1917 г. в русскую армию было мобилизовано 19 млн. человек (10,5% населения). Обеими воюющими коалициями в первую мировую войну было поставлено под ружье свыше 73 млн. человек, из них в армиях Антанты — свыше 42 млн. (без Италии), в германской коалиции (включая Турцию и Болгарию) 25 млн. человек [49, с. 12, 22]. Массовое перевооружение сухопутных войск нарезным магазинным стрелковым и скорострельным артиллерийским оружием произошло в последней четверти XIX — начале XX в. Нарезное стрелковое оружие после усовершенствования способа заряжения (середина XIX в.) стало распространяться повсеместно и в последней четверти XIX в. полностью заменило гладкоствольное. Переход к заряжению с казны и унитарному патрону позволил увеличить скорострельность при одновременном умень- шении калибра и веса оружия. Успехи в обработке металла и появление бездымного пороха открыли новые возможности для развития стрелкового оружия. В конце XIX в. были приняты на вооружение магазинные винтовки и начаты работы над созданием автоматического оружия, позволяющего вести непрерывный и одиночный огонь. В России в 1891 г. была введена на вооружение одна из лучших в мире магазинных винтовок системы С. И. Мосина [50, с. 177—193], которая с небольшими конструктивными изменениями находи- лась на вооружении более 50 лет. Первое появление автоматического оружия, принятого на вооружение, относится к 1883 г., когда американский инженер X. Максим изобрел автоматическую пушку и пулемет, использовав силу отдачи для переза- ряжения оружия и последующего выстрела из него [51, с. 4]. На воору- жение русской армии пулеметы системы Максима поступили накануне русско-японской войны. Впервые станковые пулеметы нашли боевое при- менение во время англо-бурской войны 1899—1902 гг., однако их большое значение в бою впервые наиболее убедительно было доказано в ходе рус- ско-японской войны 1904—1905 гг. [52, с. 169—176]. С этого времени автоматическое оружие в виде станковых пулеметов усиленно внедряется в систему стрелкового вооружения армий империалистических государств. Одновременно начата интенсивная работа по созданию легкого автомати- ческого оружия: ручных пулеметов, автоматических винтовок, автомати- ческих пистолетов, пистолет-пулеметов и т.д. В 1910—1914 гг. в России испытывали несколько автоматических винтовок конструкции В. Г. Фе- дорова, Ф. В. Токарева и др. [51, с. 125—134]. Массовое применение магазинных винтовок и автоматического стрелкового, в том числе проти- вотанкового оружия относится к периоду первой мировой войны 1914— 1918 гг. [53, с. 33]. Эти новые виды военной техники существенно повлияли на изменение тактических форм и боевых порядков. Пехота имела на во- оружении также ручные и противотанковые (1916 г.) гранаты. 416
Глава XIII. Военная техника Русская 76-мм полевая пушка образца 1902 г. Огромное влияние на развитие военной техники оказало появление бездымных порохов. В 1884 г. во Франции П. Введем был полуиен пи- роксилиновый порох, а в 1890 г. в России Д. И. Менделеевым —пирокол- лодийный порох. К числу бездымных относится также кордитный порох, полученный впервые в Англии в конце XIX в., и баллиститный порох, предложенный в 1888 г. в Швеции А. Нобелем. Создание бездымных порохов дало возможность для дальнейшего раз- вития артиллерийской техники: появились скорострельные артиллерий- ские орудия. Пионерами в создании скорострельной артиллерии оказа- лись русские артиллеристы. В 1872—1877 гг. русский изобретатель В. С. Барановский разработал ряд образцов 2,5-дюймовых скорострель- ных пушек для конной, горной артиллерии и для вооружения катеров. В скорострельных орудиях он применил поршневой затвор с самовзводя- щимся пружинным ударником, а также специальный предохранитель для предотвращения преждевременного выстрела при не вполне закрытом затворе. Барановский ввел также подъемный и поворотный механизм ору- дия, разработал конструкцию унитарного патрона с металлической гильзой и применил безоткатный лафет, основанный на использовании гидравлического тормоза отката и пружинного накатника. В 80-е годы XIX в. принципы устройства скорострельных пушек Барановского были заимствованы всеми странами. Скорострельные орудия явились новым шагом на пути к повышению боевого могущества артиллерии, к подня- тию ее роли в боевых операццях [51, с. 165, 177, 182, 213—217]. В 1900 г. на Путиловском заводе в Петрограде при участии Н. А. За- будского и А. П. Энгельгарда была сконструирована 3-дюймовая (76-мм) полевая скорострельная пушка, которая в 1902 г. была усовершенство- вана и принята на вооружение полевой артиллерии русской армии. В ка- честве боеприпаса к пушке предназначалась шрапнель, снабженная 22- секундной трубкой двойного действия конструкции инженера-технолога Д. М. Комарова. Эта пушка по своим баллистическим качествам значи- тельно превосходила немецкую 77-мм скорострельную пушку и в значи- 27 Заказ М» 727 41 7
Глава XIII. Военная техника тельной мере французскую 75-мм [54, с. 33]; она пробыла на вооружении свыше 30 лет. Последняя четверть XIX в. ознаменовалась также существенным тех- ническим совершенствованием боеприпасов ствольной артиллерии. До. 70-х годов XIX в. снаряды во всех армиях снаряжали исключительно дымным порохом. После русско-турецкой войны 1877—1878 гг. почти во- всех странах начались работы по замене дымного пороха в гранатах и бом- бах новым, более мощным взрывчатым веществом. С середины 80-х годов во Франции и Англии, а позднее и в Японии на снаряжение фугасных снарядов была принята пикриновая кислота (мелинит) [20, с. 36, 37]. В России к 90-м годам в крупнокалиберных снарядах дымный порох был заменен влажным пироксилином, однако работы по снаряжению ар- тиллерийских снарядов пикриновой кислотой были несколько задержаны,, в результате чего японская полевая артиллерия, имевшая на вооружении шрапнели и фугасные гранаты (шимозы), обладала несомненным преиму- ществом перед русской артиллерией, снабженной одними шрапнелями. В 1904 г. в результате требований фронта на вооружение русской артил- лерии были приняты 3-дюймовые стальные мелинитовые гранаты [20, с. 37]. Русско-японская война 1904—1905 гг. показала явное превосходство- скорострельных орудий над ранее существовавшими системами. В этой войне русскими впервые в широких масштабах был применен новый метод, ведения артиллерийского огня — стрельба с закрытых позиций [53, с. 34]. При новом методе стрельбы, который стал возможным благодаря изоб- ретению артиллерийского угломера и панорамы, орудия располагали на закрытых позициях, а наводили на цель по вспомогательной точке навод- ки. Такая стрельба обеспечила большую неуязвимость орудийной прислу- ги и большую внезапность боевого использования. Русско-японская война породила и идею создания нового вида артил- лерийского вооружения — миномета, оказавшегося необходимым для ведения навесного огня по укрепленным позициям с малых дистанций [55, с. 43—50]. Эта идея была успешно реализована в двух принципиально от- личных вариантах. Мичман С. Н. Власьев и артиллерист капитан Л. Н. Гобято впервые в истории осуществили стрельбу специально скон- струированными надкалиберными (превышающими калибр орудия) опе- ренными минами, снаряженными 6 кг пироксилина, из 47-мм морских орудий. Одновременно с этим лейтенант флота Н. Подгурский переконст- руировал морские метательные аппараты и применил их для наземной стрельбы морскими калиберными минами (разрывной заряд — около 31 кг пироксилина), предвосхитив таким образом изобретение калиберных гладкоствольных минометов [55, с. 43—47], появившихся только в 1915 г. После русско-японской войны во всех странах Европы стали вести работы по созданию образцов тяжелой артиллерии, главным образом гаубичных систем, предназначенных для разрушения полевых оборони- тельных сооружений. В России в 1909—1910 гг. было принято на воору- жение несколько образцов гаубиц 122- и 152-мм калибра и 107-мм тяжелая пушка [54, с. 31, 43]. Однако русский Генеральный штаб, так же как штабы Франции, Англии и ряда других стран, считал, что тяжелая ар- тиллерия не найдет широкого применения в будущей, маневренной, как они предполагали, войне, и поэтому ее развитию не уделяли достаточного, внимания. 418
Глава. XIII. Военная техника Враждебные группировки вступили в первую мировую войну, имея в общей сложности около 20 тыс, легких и тяжелых орудий, около 25 тыс. пулеметов и около 16 млн. винтовок. Из них Россия имела на вооружении своей армии 7088, Франция 4300, Англия 1352, Германия 9388 и Австро- Венгрия 4088 орудий [54, с. 62]. В ходе войны происходило количественное и качественное развитие артиллерии и стрелкового оружия. К исходу войны в армиях воюющих стран насчитывалось свыше 84,8 тыс орудий [49, с. 31]. Непрерывно на- растала плотность насыщения артиллерией фронтовых участков прорыва, достигнув 120—160 орудий на один километр фронта [53, с. 591]. Дально- бойность легкой пушечной артиллерии поднялась с 7,8—8,6 до 11 км и тяжелой гаубичной с 9,8 до 13,5 км. Позиционная война в 1916—1917 гг. превратила минометы в массовый вид оружия. Дальнобойность легких минометов (калибров 58-—90 мм) достигала 400—1000 м, тяжелых (120— 152 мм и 220—240 мм) 2—3 км. Удельный вес гаубичной артиллерии вырос до 40%, а тяжелой — до 50% всего состава артиллерии. Калибры артиллерии с переходом частично с конной на механическую и железно- дорожную тягу увеличились до 200—520 мм, а вес систем в боевом положе- нии с 5,7—42 до 130—250 т. Появились специальные сверхдальнобойные системы с дальностью стрельбы до 120 км [56, с. 302]. В конце войны стали применять малокалиберные автоматические зенитные пушки калибром 37—40 мм для стрельбы до высот 1—3,5 км, зенитные орудия среднего калибра (75—77 мм)' и тяжелые зенитные орудия (88 мм и выше) с дося- гаемостью по высоте соответственно до 6 и 9 км. Их число к концу войны в воюющих армиях превысило 4200 штук. Появление танков (1916 г.) выз- вало необходимость развития противотанковых средств. Были созданы крупнокалиберные противотанковые ружья, крупнокалиберные пулеметы и малокалиберная 20—37-мм артиллерия. В ходе войны наряду с конной тягой начали применять механическую и железнодорожную тягу, а также перевозку артиллерии на автомобиль- ном транспорте. Перевод артиллерии, особенно тяжелых систем, на ме- ханическую тягу позволял перебрасывать артиллерийские части на зна- чительные расстояния. Появилась служба артиллерийской инструмен- тальной разведки, предназначенная для выявления огневых позиций ар- тиллерии противника, недоступных для наземного наблюдения. Для об- наружения месторасположения батарей по звуку были сконструированы специальные звукометрические станции. Обнаружение батарей по вспыш- ке при выстреле легло в основу работы светометрической (оптической) разведки. В ходе войны были значительно усовершенствованы методы стрельбы артиллерии. Кроме обычной стрельбы по наблюдаемым целям, были уточнены способы стрельбы по ненаблюдаемым целям и площадям, Для более точной корректировки стрельбы стали использовать самолеты и аэростаты наблюдения [54, с. 380—384]. 4. ВООРУЖЕНИЕ ВОЕННО-МОРСКОГО ФЛОТА Успехи металлургической и металлообрабатывающей промышленно сти, судостроения, появление паровых машин, а затем и паровых турбин позволили в середине XIX в. перейти к паровому флоту, к замене дере- 419 27*
Глава XIII. Военная техника вянных кораблей металлическими, к широкому применению бронирова- ния. В то же время совершенствуется корабельная артиллерия, появляют- ся мины и торпеды. Во второй половине XIX в. появились военные корабли нового типа — броненосцы, имеющие сильно забронированный надводный борт и артил- лерию главного калибра, размещенную во вращающихся бронированных башнях. «Нынешний линейный корабль представляет собой гигантский бро- неносный винтовой пароход в 8000—9000 тонн водоизмещения и 6000— 8000 лошадиных сил, с вращающимися башнями и с четырьмя, максимум— шестью, тяжелыми орудиями... Современный линейный корабль есть не только продукт крупной промышленности, но в то же время и яркий образец ее, плавучая фабрика...»12, — писал Ф. Энгельс в «Анти- Дюринге». Военно-морские силы развивались настолько быстро, что военные корабли сплошь и рядом устаревали раньше, чем их успевали спустить на воду. Использование паровых турбин, водотрубных котлов, зубчатых, гидравлических и электрических передач на гребные валы, развитие электротехники и радио, появление и совершенствование подводных лодок и авиации еще более преобразили военно-морской флот. В развитии воен- но-морской техники целесообразно отметить следующие узловые моменты. 1859—1860 гг. — появление первых броненосцев, бронированных же- лезными плитами толщиной 100—125 мм, свариваемых из отдельных бо- лее тонких полос (от 25 до 38 мм) пудлингового железа. 1868—1870 гг.— начало строительства первых башенных судов, типичным представителем которых был русский броненосец «Петр Великий» водоизмещением в 10 100 т, построенный в начале 70-х годов по проекту адмирала А. А. По- пова. По своим тактико-техническим данным это был один из совершенней- ших судов того времени. Он был вооружен четырьмя 305-мм орудиями в двух вращающихся броневых башнях и 15 пушками меньшего калибра. Бронирование достигало 203—356 мм по борту и 76 мм по палубе. Две паровые машины общей мощностью 8250 л. с. позволяли развивать ско- рость до 14,3 узла [57, с. 307]. Первые образцы железной брони обладали достаточной стойкостью против корабельной артиллерии того времени, что вызвало повышение ее калибра и мощности, а это, в свою очередь, привело к строительству кораблей, защищенных более толстой броней. Эта взаимная гонка калиб- ра (гладкоствольных) орудий и толщины брони продолжалась до конца третьей четверти XIX в. В 1876 г. Италия построила броненосец «Дуильо», имевший четыре 452-мм орудия и 540-мм бортовую броню. В 1881 г. в Англии сооружен броненосец «Инфлексибл» с четырьмя 406-мм орудия- ми и 600-мм броней [57, с. 118, 124]. Дальнейший рост калибра артилле- рии и толщины брони стал невозможен. Выход из создавшегося, казалось бы, безвыходного положения нашли в качественных изменениях артилле- рии и брони. В начале 80-х годов была введена сталежелезная броня-компаунд, позволившая существенно уменьшить толщину бронирования, а даль- нейшее развитие нарезной артиллерии привело к снижению орудий глав- ного калибра до 280—305 мм. Появление в 1891—1892 гг. броневых плит, 12 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 177. 426
Глава XIII. Военная техника Линейный корабль (конец XIX в.)
Глава XIII. Военная техника легированных никелем, освоение в 1894 г. способа изготовления цементо- ванной односторонне закаленной брони из хромоникелемолибденовой стали вновь поставили вопрос о повышении бронепробиваемости снарядов корабельной артиллерии, которые при ударе о цементованную плиту просто раскалывались на куски. Тогда, по предложению адмирала С. О. Макарова (1893 г.), на бронебойные снаряды для предохранения их от раскалывания в момент удара стали надевать наконечники из вязкой стали. Такие снаряды оказались эффективными для действия по цементо- ванным плитам, вследствие чего к 900-м годам все государства приняли на вооружение снаряды с Макаровскими наконечниками [20, 36]. Завершающим этапом развития броненосных кораблей во флотах крупных морских держав стало создание к началу XX в. эскадренных броненосцев, предназначавшихся для действий в составе эскадр пре- имущественно в открытом море. Эти корабли имели водоизмещение 10—16 тыс. т, скорость хода 16—18 узлов, артиллерию в составе четырех 254— 305-мм орудий, 6—14 орудий калибра 152—203 мм и 15—40 орудий более мелкого калибра, броневой пояс 150—300 мм. Корабли отличались боль- шей живучестью и непотопляемостью из-за деления их корпуса продоль- ными и поперечными водонепроницаемыми перегородками на многочис- ленные отсеки. Большой вклад в решение проблемы остойчивости кораб- ли внесли труды выдающихся русских ученых С. О. Макарова и А. Н. Крылова [57, с. 120—131, 322—323]. Для разведки и действий на коммуникациях строили крейсеры с при- мерно вдвое меньшим (чем эскадренные броненосцы) водоизмещением, орудиями среднего и малого калибра, небольшой броневой защитой, но с более высокой скоростью хода. Большое влияние на строительство и тактику флота оказали развитие минного оружия и появление в 70-х годах XIX в. самодвижущейся мины— торпеды, изобретенной Р. Уайтхедом и М. Лупписом в 1866 г. Торпедное оружие было сразу же использовано на кораблях нового класса — ми- ноносцах, впервые появившихся в начале 60-х годов, но превратившихся в подлинную боевую силу к концу 70-х годов XIX в. Первые малые мино- носцы имели водоизмещение 20—75 т, скорость хода 16 узлов и были во- оружены только одним носовым торпедным аппаратом. Дальнейшее раз- витие миноносцев заключалось в увеличении числа торпедных аппаратов и скорости хода. Первый в мире эскадренный миноносец «Лейтенант Ильин» («минный крейсер») был построен в 1886 г. в Петербурге. Он имел водоизмещение 650 т, скорость хода20узлов, вооружение 5 орудий калиб- ром 47 мм, 10 орудий калибром 37 мм и 5 однотрубных торпедных аппара- тов [57, с. 336]. После значительных конструктивных усовершенствований в 1898 г. Л. Обри, который ввел прибор управления горизонтальными рулями и гироскопический прибор управления вертикальными рулями, торпеда превратилась в грозное оружие флота. Ее боевой заряд достигал 150 кг тротила или мелинита. Торпеда развивала скорость около 45 узлов при дальности 1000 м; максимальная дальность хода около 7 км [58, с. 394]. Широкое применение торпедное оружие получило на миноносцах с паровыми турбинами. Родоначальником таких кораблей стал миноносец «Турбиния» (1894 г.), водоизмещением 44,5 т, снабженный турбиной Пар- сонса в 2400 л. с., обеспечивавшей небывалую до того времени скорость 422
Глава XIII. Военная техника хода 34,5 узла [58, с. 396]. В русском флоте во время русско-японской войны 1904—1905 гг. стабилизировался тип миноносца водоизмещением 350 т с двумя 2-трубными 450-м торпедными аппаратами, одной 76-мм и пятью 47-мм пушками со скоростью хода до 29 узлов. Изменение материально-технической базы военно-морских сил потре- бовало создания новой техники ведения боя броненосным флотом. Одним из первых фундаментальных трудов в этой области была книга русского адмирала Г. И. Бутакова «Новые основания пароходной тактики» (1863 г.) Крупный вклад в разработку основ тактики использования минно-тор- ледного оружия внес адмирал С. О. Макаров, написавший труд «Рассуж- дения по вопросам морской тактики» (1897 г.) [57, с. 163, 166, 304]. Большое значение для совершенствования минного и артиллерийского морского вооружения имели работы русского изобретателя А. П. Давы- дова. Он создал первую ударно-механическую морскую мину (1854 г.), а затем другую — электромагнитного действия (1859 г.), которую суще- ственно усовершенствовал в 1863 г. [59]. В последней четверти XIX в. развитие минного оружия заключалось в улучшении способов постановки мин с надводных кораблей (С. О. Ма- каров, В. А. Степанов и др.) и изобретении устройств для установки мин на заданной глубине (Н. Н. Азаров, Н. Ф. Максимов, С. О. Макаров). В русско-японской войне 1904—1905 гг. и к началу первой мировой войны русский флот располагал более совершенным минным оружием, чем флоты других стран. Давыдову принадлежит приоритет в создании первой в мире электро- •автоматической централизованной системы управления стрельбой кора- бельной артиллерии. Система, прошедшая испытания в 1867 г., включала: •«гальванический индикатор», учитывающий влияние хода и маневриро- вания корабля, «гальванический кренометр» для управления вертикаль- ной наводкой орудий и электромагнитные устройства сигнализации и •синхронной связи. Созданием такой системы А. П. Давыдов намного пред- восхитил аналогичные разработки в иностранных флотах, однако толькс в 1877 г. она была принята на вооружение боевых кораблей русского флота. В 1877—1881 гг. Давыдов изобрел силовую следящую систему для авто- матической наводки орудий корабельной артиллерии [60, 61]. Работь А. П. Давыдова внесли заметный вклад в формирование новой техниче- ской науки - -- автоматики [62]. Русско-японская война 1904—1905 гг. выявила ряд серьезнейших не достатков броненосцев, и в первую очередь ограниченность числа ору дий главного калибра, нецелесообразность многообразия калибров вспо могательной артиллерии, малую скорость хода, слабость бронирование и относительно малую живучесть кораблей. В результате строительств! эскадренных броненосцев старого типа было во всех странах прекращено признали целесообразным проектирование и строительство линейны: кораблей нового типа, свободных от указанных недостатков. Первым линейным кораблем такого типа был построенный в 1905- 1906 гг. в Англии «Дредноут». Он отличался от своих предшественников - эскадренных броненосцев мощностью вооружения, брони и другими бое выми качествами. Его основные тактико-технические характеристики водоизмещение 17 900 т, скорость хода 21 узел, вооружение — десять 305-м: и двадцать четыре 76-мм орудий; броневой пояс достигал 275 мм посереди 423
Глава XIII. Военная техника не и 100 мм на носу и на корме. Броня башен и рубки 275 мм, палубная 44—69 мм [57, с. 136, 137]. G появлением «Дредноута» во всех крупных империалистических го- сударствах начали строить еще более мощные линейные корабли, отли- чавшиеся следующими особенностями: 1) артиллерия главного калибра 305—406-мм в 2-, 3- или 4-орудийных башнях; 2) увеличение калибра противоминной артиллерии до 152 мм; 3) распространение брони на всю поверхность борта и утолщение брони; 4) повышение остойчивости кораб- ля; 5) увеличение скорости хода до 21—23 узлов; 6) развитие внутренних и внешних противоминных и противоторпедных устройств [57, с. 133]. Конкуренция между капиталистическими странами привела к гонке морских вооружений, и в первую очередь линейных кораблей, число ко- торых стало условным мерилом морской мощи таких стран, как Англия и США, а позже их конкурентов — Германии и Японии. Ажиотаж в бро- неносном кораблестроении ввиду его прибыльности искусственно разду- вали крупные судостроительные фирмы, а позже — концерны тяжелой индустрии в ущерб строительству кораблей других классов. Общее число । построенных линейных кораблей в ведущих капиталистических странах I мира после русско-японской войны до 1912 г. составляло: в Англии 15, I Франции 8, Германии 8, США 8, Италии 4, России, 4, Австро-Венгрии 4, I Японии 4 [63]. I Одними из лучших линейных кораблей того времени были русские лин- I коры типа «Севастополь», спроектированные и построенные под руковод- | ством И. Г. Бубнова и А. Н. Крылова, строительство которых началось в 1 1909 г. На них впервые в мире были установлены четыре 3-орудийные 1 башни с 12 орудиями 305-мм калибра. Четыре турбины общей мощно- 1 стью 42 тыс. л. с. обеспечивали скорость хода 23 узла [57, с. 325—327]. В годы, предшествовавшие первой мировой войне, и в течение всех военных лет происходило дальнейшее совершенствование боевых и тех- I нических характеристик линейных кораблей: повышался калибр главной | артиллерии, увеличивались толщина бронирования и скорость |хода. I Если в 1906 г. вес бортового залпа десяти 305-мм орудий «Дредноута» сос- 1 тавлял 3084 кг, то к концу войны, в 1917 г., вес бортового залпа амери- 1 канского линейного корабля «Нью-Мехико», вооруженного восемью 406-мм 1 орудиями, достиг уже 7775 кг, т. е. увеличился более чем вдвое. За этот J же период времени толщина броневого пояса кораблей возросла с 252 до j 356 мм, а скорость хода с 20—21 до 23—25 узлов. Соответственно этому водоизмещение линейных кораблей увеличилось с 18—23 до 25—32 тыс. т. Усиленная подготовка к войне и пересмотр военно-морской доктрины привели к появлению еще одного нового класса военных кораблей. В 1907 г. Англия ввела в строй первый линейный крейсер «Инвинсибл» водоизмещением 17 250 т с мощным вооружением из восьми 305-мм ору- дий главного калибра и шестнадцати 100-мм пушек, обладающий скоро- стью хода 27 узлов [57, с. 159]. Сразу же за этим кораблем Англия по- строила еще четыре примерно однотипных. Вслед за ней приступили к строи- тельству линейных крейсеров Германия и Япония (типа «Конго»). У линейных крейсеров военной постройки в результате увеличения мощности турбин скорость хода повысилась до 30—32 узлов. Одними из сильнейших кораблей этого класса должны были стать спроектированные И. Г. Бубновым (1912 г.) четыре русских линейных крейсера типа «Из- 424
Глава XIII. Военная техника Разрез подводной лодки, нападающей ца броненосное судно (по акварели. В Шпгёвера)
Глава XIII. Военная техника маил» водоизмещением 32 500 т со скоростью хода 27 узлов, вооруженные двенадцатью 356-мм орудиями с весом бортового залпа около 8000 кг. Наряду с линейными крейсерами в военных операциях на море использо- i вали легкие крейсера и миноносцы различных типов [57, с. 152—156, 166__ | 168, 335—339; 64, с. 61, 92]. ] В 1913 г. в России был построен эскадренный миноносец «Новик» с лучшими для того времени тактико-техническими данными: водоизмеще- ние 1300 т, вооружение четыре 100-мм пушки и четыре 2-трубных торпед- ных аппарата, скорость хода 37,5 узлов [57, с. 338, 339]. По образцу «Но- вика», превосходившего иностранные миноносцы в артиллерийском и торпедном вооружении, в живучести и скорости, стали строить эсминцы почти во всех флотах зарубежных стран. В период первой мировой войны эскадренные миноносцы нашли очень широкое применение. Для дости- жения наибольшего коэффициента полезного действия турбин при необ- ходимости изменения числа оборотов гребного вала военных кораблей использовали зубчатые, гидравлические и электрические передачи. Особое место среди технических средств военно-морского флота за- нимают подводные лодки. До начала XX в. строительство подводных лодок находилось в опытной стадии и только после русско-японской войны они стали поступать на вооружение флотов Германии, Англии, Италии, Рос- сии и других стран [57, с. 181—185; 65, с. 312, 313, 184, 185]. В 1903—1915 гг., по проектам И. Г. Бубнова и М. П. Налетова, было создано несколько типов отечественных подводных лодок. В 1908 г. по проекту И. Г. Бубнова была создана «Минога» — первая подводная лод- ка с дизельным двигателем (водоизмещение 122/155 т), открывшая новую эпоху в строительстве подводных лодок. Подводные лодки типа «Барс» (водоизмещение 650/750 т, скорость хода 16/10 узлов, вооружение 12 тор- педных аппаратов, две 57-мм и одна 37-мм пушки), которые Бубнов начал строить в 1912 г., были самыми мощными в то время. Подводная лодка типа «Краб» (водоизмещение 560/740 т, скорость хода 12/7 узлов, 60 мин заграж- дения), построенная в 1908 г. Налетовым, была первым в мире подводным минным заградителем [57, с. 340—343]. Строительство боевых подводных лодок во Франции и США начали в 1900—1902 гг., в Англии и Германии с 1905—1906 гг. До начала первой мировой войны боевые и конструктивные характеристики подводных лодок зарубежных стран уступали отечественным [57, с. 179—183], одна- ко дальнейшее развитие последних было искусственно задержано. Проекты И. Г. Бубнова по созданию крейсерских подводных лодок водоизмещением порядка 1000 т со скоростью в подводном положении около 25 узлов и ра- диусом действия 4—5 тыс. км были в 1914 г. отклонены [44, с. 418, 419] и приняты только в 1916 г. [57, с. 343]. Дальнейшее развитие подводные лодки во Франции, Англии и особенно в Германии получили уже в ходе первой мировой войны. Водоизмещение наиболее крупных из них достигло 1000—2500 т; скорость хода: надводного до 15—18, подводного — до 8—10 узлов; торпедное вооружение: от че- тырех до восьми 450- и 533-мм торпедных аппаратов; дальность автоном- ного плавания до 4—5 тыс. км [57, с. 179—183, 66, с. 126—131]. Была сде- лана попытка применить на подводных лодках, предназначенных для далеких океанских рейдов, артиллерии калибра 305 мм (английская под- водная лодка типа «М»). 426
Глава XIII. Военная техника Быстрое развитие минного оружия потребовало создания нового типа военных кораблей — тральщиков. Уже в 1908—1912 ^гг. Россия присту- пила к постройке первых в мире тральщиков [65, с. 224—229, 328—329]. С развитием подводных сил получили распространение средства борьбы с ними — эскортные (конвойные) корабли и истребители подводных лодок. Появились также быстроходные торпедные катеры. Впервые нашла боевое применение гидроавиация. Таким образом, корабельный состав военных флотов к началу первой мировой войны включал все классы современных боевых кораблей, за исключением авианосцев, первые образцы которых появились только в ходе войны [57, с. 229, 304; 67, с. 148]. После войны все эти классы кораб- лей, особенно авианосцы и подводные лодки, получили дальнейшее раз- витие. Подводные лодки оказались мощным средством борьбы на морских театрах войны. В период первой мировой войны из 81 крупного военного корабля воюющих держав (водоизмещением более 5 тыс. т каждый) 27 % было уничтожено артиллерией, а 73% — подводным оружием, торпедами и минами [67, с. 192]. За этот же период только подводные лодки Герма- нии потопили неприятельских коммерческих судов общим водоизмещением свыше 19,4 млн. т. [66, с. 173], в том числе за один год жесткой подводной войны (1917—1918 гг.) 2700 судов общим водоизмещением свыше 6,3 млн. т (66, с. 173]. 5. НОВЫЕ ВИДЫ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ И ВООРУЖЕНИЯ Среди принципиально новых видов военной техники, боевых средств, возникших в конце XIX — начале XX в. и получивших первое боевое применение в ходе первой мировой войны, следует отметить прежде все- го военную авиацию, танки и боевые отравляющие вещества. К началу первой мировой войны военная авиация насчитывала в Рос- сии 263, Германии 232, Франции 156, Австро-Венгрии 65, Англии 30, США 30, Италии 30 самолетов. В большинстве это были двухместные самолеты с горизонтальной скоростью] 75—80 км/ч, скороподъемностью на 2 км — от 30 мин до 1 ч, потолком 2,5—3 км, продолжительностью полета 2—3 ч [49, с. 45]. В кампаниях 1914 г. их применяли главным образом для раз- ведки на поле боя и корректировки артиллерийского огня. Для ведения воздушного боя в борьбе с воздушными разведчиками в 1915 г. были созданы специальные одноместные самолеты-истребители, вооруженные одним-двумя пулеметами и значительно превосходившие разведчиков в скорости и маневренности [68]. Истребители, по сравнению с прочими типами самолетов, имели меньший удельный вес и больший относительный вес двигателя, а также более высокую нагрузку на крыло (до 35—40 кг/м2) [69, с. 37]. Первыми такими самолетами были герман- ские монопланы «Фоккер Е-1» и «Альбатрос», французский «Моран- Солнье» (1915 г.) и др. На последнем самолете был впервые установлен пулемет, стреляющий через пропеллер, лопасти которого снабжены деф- лектором, а на «Фоккере» — пулемет, синхронизированный с работой винта [70, с. 173, 247]. В результате появления истребительной авиации в первые годы вой- ны авиаразведка на большую глубину фронта фактически прекратилась. 427
Глава XIII. Военная техника Затем, однако, на разведчики стали устанавливать оборонительное ору- жие (лучшими самолетами этого типа были английские бипланы БЕ-2С и Авро-504), а истребители приспосабливать, повышая дальность, к охране разведчиков в воздухе [69, с. 32]. Возникла задача завоевания господства в воздухе, и это привело к интенсивной борьбе за повышение скорости и маневренности самолетов всех типов, к повышению их взлетно-посадочных скоростей. В ходе войны повысился интерес к бомбардировочной авиации, к са- молетам повышенной грузоподъемности и дальности полета. Такими са- молетами были, например, тяжелые многомоторные самолеты конструкции И. И. Сикорского, построенные в России: «Русский Витязь», а затем его улучшенная модификация «Илья Муромец». Эти самолеты по существу явились родоначальниками современных тяжелых бомбардировщиков. Для самолетов «Илья Муромец» были разработаны достаточно совер- шенные для того времени приспособления для подвески бомб внутри само- лета, механические сбрасывателиДг-ряд оригинальных бомбардировочных прицелов, т. е. первые приборы, позволившие перейти к более точному прицеливанию при бомбометании; сконструированы авиационные бомбы весом от 4,6 до 410 кг и взрыватели к ним; выполнены специальные теоре- тические исследования, на основе которых рассчитаны таблицы бомбоме- тания и разработана методика воздушной стрельбы [71]. Ни в одной стране мира в это время не было самолетов, которые по гру- зоподъемности, радиусу действия и оборудованию могли конкурировать с самолетом «Илья Муромец». Ему уступали и построенный в 1914 г. Кер- тисом в США большой двухмоторный гидросамолет (по грузоподъемности в два раза) и большой самолет Сименс — Шуккерта (Германия) постройки 1915 г. [72, с. 514]. Схема расположения моторов на самолете «Илья Муро- мец» была широко использована в зарубежном самолетостроении. В 1915 г. русский инженер-механик В. А. Слесарев построил самый большой в мире двухмоторный биплан «Святогор» с полетным весом 6500 кг, 50% которого составляла полезная нагрузка [72, с. 515—521]. Россия к началу первой мировой войны была единственной страной в мире, рас- полагавшей тяжелыми многомоторными самолетами. В первом периоде войны бомбометание носило эпизодический характер и проводилось главным образом попутно с выполнением авиацией разве- дывательных задач. Однако уже в 1915 г. бомбардировочная авиация стала выполнять задачи, носящие стратегический характер. Так. немецкая авиация бомбардировала Лондон и Париж. В 1917—1918 гг. французская авиация бомбардировала железнодорожные и промышленные предприятия в тылу противника. Однако ввиду слабости бомбардировочной авиации ее удары по промышленным и политико-экономическим центрам не имели в то время большого эффекта. К концу войны в составе авиации стран Антанты имелось в строю 686 дневных и 525 ночных бомбардировщиков, в Германии 279 ночных бомбардировщиков. Их грузоподъемность была невелика: для дневных она составляла около 0,6—0,8 т, для ночных — до 1 т. За время войны Германия изготовила 27 386 т авиабомб, Англия и Франция — 24 945 т. Русские бомбардировщики «Илья Муромец» оказались весьма эффектив- ными. Вооруженные 4—5 пулеметами, они с успехом отражали атаки истребителей противника и без потерь выполняли боевые полеты в дневных 428
Глава XIII. Военная техника условиях, в то время как бомбардировщики других воюющих госу- дарств — невооруженные или слабо вооруженные — несли большие поте- ри [68, с. 88-89, 110-111]. Война стимулировала развитие морской авиации (к лучшим самоле- там этого типа относились русские летающие лодки Григоровича М-9 и М-И). В 1914 г. появилась корабельная авиация, а в 1915 г.— первые авиатранспорты. Русские авиатранспорты Черноморского флота имели на борту до 7 гидросамолетов М-9 конструкции Д. П. Григоровича [64, с. 410]. Морскую авиацию стали применять для выполнения задач воздуш- ной разведки на море, охраны флота и его баз, а позднее для бомбардиров- ки морских баз, судов и подводных лодок. Главной задачей авиации в первой мировой войне было содействие сухопутным войскам. В операциях последнего этапа войны с обеих сто- рон участвовало до нескольких тысяч самолетов. Борьба за господство в воздухе свелась главным образом к уничтожению самолетов в воздуш- ных боях и зенитной артиллерией. За время войны на западноевропей- ском театре в воздушных боях было сбито 8073 самолета, а зенитными средствами всех видов — 2347 самолетов. К концу первой мировой войны авиация стала самостоятельным родом войск и серьезно повлияла на организационную структуру и тактику пехоты и артиллерии. Всего в ходе первой мировой войны было выпущено около 200 тыс. самолетов и 250 тыс. авиационных двигателей. Количест- венное и качественное развитие авиации в первой мировой войне сыграло большую роль в дальнейшем совершенствовании авиации в течение после- дующих нескольких десятилетий. Другим, принципиально новым видом военно-технических средств борьбы, нашедшим первое боевое применение в период первой мировой войны, были танки. Первые проекты танков разрабатывали почти одно- временно в 1911—1915 гг. в России (В. Д. Менделеевым) [73, с. 29—31], Австро-Венгрии [74, с. 10, 11] и Англии [75, с. 9—13]. В первой половине 1915 г. русский изобретатель А. А. Пороховщиков разработал проект и изготовил в г. Риге первый опытный образец танка «Вездеход». Это был легкий одноместный одногусеничный танк противопульного бронирова- ния, вооруженный пулеметом. На испытаниях он показал скорость 25 км/ч и хорошую проходимость [73, с. 31—34]. Однако массовое произ- водство танков русской промышленностью того времени освоено быть не могло. Первые боевые танки в количестве 32 машин были применены англи- чанами в операции на р. Сомме 15 сентября 1916 г. Эти танки не имели вращающейся башни, были тихоходны, обладали низким качеством дви- гателей и ходовой части. Из 32 машин в бою участвовало только 18; 9 машин вышли из строя из-за технических неисправностей, а 5 застряли в болоте [76, с. 42—50]. В следующих операциях количество вводившихся в бой танков быстро росло. Впервые массовое применение танков было осуществлено англи- чанами в сражении у Камбре (20 ноября 1917 г.), когда в атаку пошли 378 машин. В 1918 г. в Амьенской операции было использовано уже свы- ше 500 машин [76, с. 128; 77, с. 232]. Параллельно совершенствовались и тактико-технические характеристики танков. Танки периода первой мировой войны [английские М-1 —М-5, 429
Глава XIII. Военная техника Проект (общий вид и продольный разрез) сверхтяжелого танка В. Д. Менделеева (Россия, 1911—1915 гг.) «Уипетт», «Тейлор», французские «Шнейдер», «Сен-Шамон», «Рено», 1-А, немецкие тяжелые танки A-7-V («Эльфриде») и др.] не обладали необхо- димыми боевыми и техническими качествами, имели недостаточно эффек- тивное вооружение, слабое бронирование, малую скорость и незначи- тельный радиус действия; их проходимость была также неудовлетвори- тельной. Поэтому после первой мировой войны основные тенденции развития танков заключались в увеличении огневой мощи, скорости, прохо- димости, а также усилении толщины брони. В период первой мировой войны бронетанковые войска в большинстве армий не представляли собой отдельного рода войск, а оставались лишь вспомогательным боевым сред- ством. Первая мировая война существенно повлияла на развитие и со- вершенствование бронеавтомобилей. Как новое техническое средство бронеавтомобили были разработаны и построены в Англии в 1900—1902 гг. Их первое успешное боевое применение относится к концу англо-бурской войны 1899—1902 гг. В 1902—1905 гг. в Германии на основе автомобиля фирмы «Даймлер», имевшего мотор мощностью 30 л. с. и две ведущие оси, 430
Глава "X.III. Военная техника был создан бронеавтомобиль, вооруженный малокалиберной пушкой, послуживший прототипом для дальнейшего развития этого вида боевого оружия. Машина весом 2 т имела противопульную броню (3—3,5 мм) и обладала скоростью до 24 км/ч. . В России до первой мировой войны развитию этого вида военной тех- ники значения не придавали. Однако удачный опыт применения броне- автомобилей в германской и бельгийской армиях в маневренных опера- циях начала войны привел к формированию первой броневой автомо- бильной роты из автомобилей Русско-Балтийского завода, снабженных противопульной защитой и пулеметным вооружением. На Путиловском заводе было организовано бронирование поступивших в большом коли- честве из Англии автомобилей «Остин» с усиленным шасси, а также аме- риканских машин «Гартфильд»; на Ижорском заводе — машин «Фиат», «Пирс-Арроу», «Пирлесс» и, кроме того, колесно-гусеничных тракторов «Пальмерс» и «Ломбард». По пуленепробиваемости, удобству размещения вооружения и членов экипажа отечественные бронеавтомобили не усту- пали зарубежным. К концу первой мировой войны в русской армии на- считывалось около 160 боевых машин. В отличие от обычных грузовых автомобилей бронеавтомобили отли- чались следующими конструктивными особенностями: усиленным шасси (рама, рессоры, задний мост), двойным рулевым управлением, уширением ободов задних колес, устройством, обеспечивающим заводку мотора из- нутри. В ходе войны фирма «Бюссинг» разработала (1915 г.) бронеавто- мобили с двумя моторами. В 1917 г. в России по предложению прапор- щика Кегресса несколько бронеавтомобилей «Остин» были снабжены вместо задних колес гусеничным движителем с резиновой лентой, обес- печившим движение без дорог и по снегу (бронеавтомобили «Остин — Кегресс»). В течение войны непрерывно повышались боевые и технические ха- рактеристики бронеавтомобилей: усилилось вооружение, скорость хода повысилась с 20—25 до 40—50 км/ч; толщина брони возросла до 6—7 мм (в некоторых случаях до 9 мм); радиус действия увеличился до 300— 350 км. Вследствие позиционного характера первой мировой войны бронеав- томобили, применявшиеся для огневой поддержки пехоты и кавалерии, широкого распространения не получили. Вместе с тем они с большим ус- пехом были использованы в маневренных боях гражданской войны (1918—1920 гг.) не только для разведки, но и для непосредственного уси- ления боевой мощи пехоты и конницы в наступательных и оборонитель- ных боях. В 1918 г. Красная Армия имела в своем распоряжении 148 бронеавтомобилей, сведенных в 37 бронеотрядов. В период первой мировой войны впервые в большом масштабе было использовано химическое оружие — оружие массового поражения и уничтожения живой силы противника — боевые отравляющие вещества (БОВ). Их применяли также для заражения местности, вооружения, бое- вой техники и различных тыловых объектов. Впервые химическое оружие было использовано германской армией в сражении на Ипре (Бельгия) весной 1915 г. В последующем на протя- жении всей войны инициатива в применении БОВ также принадлежала Германии, хотя химическое оружие служило обеим воюющим сторонам. 431
Глава XIII. Военная техника Первый английский танк 22 апреля 1915 г. по приказу германского командования была прове- дена неожиданная газобаллонная атака на позиции англо-французских войск на фронте 6 км. В течение 6 мин было выпущено 180 т хлора, что привело к выходу из строя 15 тыс. чел., из которых 5 тыс. погибли. Осенью 1915 г. с помощью газопуска из баллонов, специально установленных против позиций противника, был впервые применен фосген. В дальнейшем этот метод, зависящий от существования ветра, имеющего определенное направление и скорость, был оставлен, а БОВ стали использовать в ар- тиллерийских снарядах и минах, причем число химических соединений, применяемых в качестве БОВ, значительно увеличилось. Наряду с хло- ром и фосгеном, отравляющими веществами удушающего действия появи- лись хлорпикрин, дифосген и другие вещества слезоточивого и общеток- сического действия [78, с. 15, 16, 32—46, 68, 69]. Вместе с развитием БОВ стали создавать и совершенствовать методы защиты. Для защиты от хлора и фосгена появились первые фильтрующие противогазы, представляющие простейшие марлевые многослойные влажные повязки, затем влажные маски с очками, пропитанные специаль- ными растворами [78, с. 131—136, 140]. С появлением других, более мощ- ных БОВ влажные маски стали непригодными. В 1915 г. русский ученый химик Н. Д. Зелинский предложил новый принцип защиты от БОВ с помощью активированного угля, который хо- рошо поглощает отравляющие вещества, находящиеся в парообразном 432
Глава XIII. Военная техника или газообразном состоянии. Был создан сухой фильтрующий противогаз Зелинского с резиновой маской. В 1916 г. русская армия получила уже около 5 млн. таких противогазов различных модификаций. Сухие проти- вогазы с активированным углем позднее были разработаны и в других государствах [78, с. 140, 141; 79, с. 13—37, 52—70]. Дальнейшие поиски новых БОВ и способов их применения были нап- равлены на преодоление существующих средств противохимической за- щиты. В июле 1917 г. у г. Ипра германское командование впервые приме- нило иприт, обладающий в жидком и парообразном виде сильным кожно- нарывным действием. Использование иприта еще в большей мере затруд- нило защиту, так как в этом случае необходимо было принимать меры не только против поражения органов дыхания и зрения, но и кожных пок- ровов. В 1917 г. немецкие войска для преодоления защитных свойств существующих противогазов стали применять новые БОВ — дифенилхлор- арсин и дифенилцианарсин в виде ядовитых дымов и аэрозолей, получае- мых собственно при горении специальных ядовитодымных шашек и раз- рыве химических артиллерийских снарядов. Введение ядовитых дымов с очень мелкими частичками твердого вещества привело к дальнейшему усовершенствованию фильтрующих противогазов, которые снабдили спе- циальным противодымным фильтром [78, с. 21—23, 49—51, 129, 139, 144]. Всего в первой мировой войне в качестве БОВ было использовано около 50 химических соединений, из которых наиболее эффективными оказались фосген, дифосген, иприт, дифенилхлорарсин, дифенилцианарсин. За че- тыре года войны воюющие государства произвели 150 тыс. т различных БОВ и израсходовали 66 млн. химических снарядов и мин. Разновидностью химического оружия были также ранцевые, траншей- ные и танковые огнеметы, нашедшие боевое применение в первую миро- вую войну. Они поражали живую силу горячей жидкостью, выбрасываемой на расстояние 20—100 м через шланг или брандспойт. На войне применяли также различные зажигательные бомбы и снаряды. Опыт первой мировой войны показал, что эффективность химического оружия весьма велика, особенно при внезапном его применении. Потери от этого оружия были значительными. Так, только в английской армии в период с июля 1917 по ноябрь 1918 г. было выведено из строя около 160 тыс. человек. Общие потери от химического оружия в английской, французской, американской и германской армиях составили 500 тыс. че- ловек [78, с. 27]. Широкое движение народных масс против применения средств массо- вого уничтожения вынудило правительства 34 капиталистических го- сударств подписать в 1925 г. Женевский протокол, запрещающий приме- нение химических и бактериологических средств на войне. К этому про- токолу позднее присоединился еще ряд государств, в том числе Советский Союз. 2 8 Заказ № 727 433
Глава XIV СОЗДАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ 1. ПЕРВЫЕ НАУЧНЫЕ РАБОТЫ В ОБЛАСТИ КОСМОНАВТИКИ Научные основы космонавтики зародились на рубеже XIX и XX вв. Этому способствовало общее развитие таких наук, как механика и астро- номия. В 80-х годах XIX в. появились научные предпосылки к обоснованию, возможности космического полета. Они выражались в постановке двух основных задач: а) отыскание принципиальных схем двигательной систе- мы для достижения космического пространства и полета в нем; б) разра- ботка проектов (по существу — схем или эскизов) космического корабля, основанная на предполагаемых условиях межпланетного полета. Особое место стало занимать развитие (в отличие от предшествующих этапов представителями точных наук) общей идеи космического полета — фор- мулирование целей освоения космоса человеком для достижения других небесных тел, знакомства с иными цивилизациями и т. д. Первым начал теоретически исследовать проблему космического полета К. Э. Циолковский. В 1883 г. он написал (в форме научного дневника), работу «Свободное пространство», в которой рассмотрел ряд задач клас- сической механики о движении тел в пространстве без действия силы тя- жести и сопротивления окружающей среды [1]. В рукописи нет количест- венных зависимостей и все рассуждения носят качественный характер, тем не менее можно считать, что в ней впервые в истории науки исследо- ваны различные физические явления в условиях открытого космического- пространства с учетом его основного фактора — невесомости. Важнейший вывод из этой работы К. Э. Циолковского состоит в том, что движущей силой для перемещения в условиях космоса может быть, только сила реакции. В записи от 28 марта 1883 г. качественно рассмот- рена задача об изменении количества движения тела в результате отбра- сывания вещества и сделан краеугольный вывод динамики полета косми- ческих аппаратов: «Равномерное движение по кривой или прямолинейное неравномерное движение сопряжено в свободном пространстве с неп- рерывною потерею вещества» [1, с. 57]. Одновременно К. Э. Циолковский? рассматривает вопрос об ориентации космического аппарата и стабили- зации его положения с помощью гироскопов. Таким образом, уже в истоке научных основ ракетно-космической тех- ники проблема собственно космического полета совмещалась с проблемой? реактивного движения. Необходимо было комплексное решение. В 80-е годы XIX в., когда наука и техника многих стран безуспешно бились над задачей атмосферного полета на аппарате тяжелее воздуха, комплексные проблемы космонавтики не могли вызвать широкого инте- реса и потому не развивались учеными. Более того, сам Циолковский вер- нулся к этим исследованиям лишь через полтора десятка лет, а у других 434
Глава XIV. Создание теоретик. основ ракетно-космической техники Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935 гг.) . исследователей первый интерес к научным основам космонавтики возник более чем через 20 лет. 1 Однако раздельно проблема космического полета и проблема реактивного движения привлекают внимание специалистов разных стран. К этому времени был на- коплен немалый опыт в практиче- ском использовании твердотоплив- ных ракет, но их изначально низ- кая энергетическая эффективность вызывала необходимость создания L новых схем реактивных двигате- I лей. Этому способствовал также I поиск двигательных установок для I аэростатов и самолетов, интенсивно I шедший в XIX в. I Так, еще до середины 80-х го- I дов появилось несколько проектов I реактивных летательных аппара- I тов тяжелее воздуха. ]В 1872 г. * испанский исследователь ф. Ариас предложил схему атмосферного летательного аппарата с жидко- стным ракетным двигателем на од- нокомпонентном топливе [2]. В 1881 г. Н. И. Кибальчич в России создал эскизный проект такого же летательного аппарата с твердотопливным ракетным двигателем, за- ряды в который подаются последовательно. В первой половине 80-х годов русский инженер С. С. Неждановский рассмотрел несколько схем реак- тивных двигателей, включая (впервые в мире) предложенную схему ракет- ного двигателя на двухкомпонентном жидком топливе [3, с. 124, 125]. Все эти проекты возникли независимо один от другого, но в свое время не были опубликованы (за исключением схемы Ариаса), ни один из них не привлек внимания научной общественности и не получил конструктив- ного развития. Однако объективно идея жидкостного ракетного двигателя, которая впоследствии нашла применение для космических полетов, к середине 80-х годов уже существовала. В тот же период на основе частных исследований продолжала разви- ваться (в общем виде) идея межпланетных полетов. В первой половине 80-х годов немецкий изобрет атель Г. Гансвиндт начал выступать с пуб- личными лекциями по проблеме атмосферных и космических полетов. В 1893 г. было опубликовано краткое изложение лекции «Летающие люди (взгляд в будущее)», а в 1899 г.— полный текст доклада «О важнейших проблемах человечества», впервые прочитанного им в 1891 г. [4, с. 63]. В докладе дано описание космического корабля для межпланетных полетов. В качестве двигательной установки автор предложил схему, по существу, аналогичную схеме Кибальчича. Изобретатель предусмотрел камеру сгорания с последовательной подачей в нее динамитных патро- 435 28*
Глава XIV. Создание теоретич. основ ракетно-космической техники нов, т. е. с ракетным двигателем. Однако Гансвиндт не представил никаких энергетических расчетов, и его идея до некоторой степени лишь повторяет идею Циолковско- го. Естественно, что предложен- ные Гансвиндтом схема двигателя и вид топлива не могли получить практического применения. В то же время в докладе впервые рас- смотрены вопросы конструкции космического корабля, а также некоторые общие аспекты освоения космического пространства чело- веком. В 1895 г. была опубликована научно-фантастическая повесть К. Э. Циолковского «Грезы о земле и небе и эффекты всемирного тя- готения», в которой в беллетризи- рованной форме были также рас- смотрены многие вопросы и явле- ния, связанные с космическим по- Герман Гансвиндт летом. (1856—1934 гг.) Так™ образом, к концу 90-х годов XIX в. Циолковскии и Ган- свиндт независимо друг от друга пришли к выводу об использовании сил реакции как движительного средства для осуществления полета в космическом цространстве и в первом приближении рассмотрели основные задачи проектирова- ния космического корабля. В то же время ни ранние работы Циол- ковского, ни предложения Гансвиндта не стали основанием научной теории космонавтики. Физическая, и в частности энергетическая, сущ- ность космического полета рассмотрена в них недостаточно глубоко, не подкреплена математическим аппаратом. Как следствие этого, не была найдена схема двигательной установки, которая смогла бы сделать кос- мический полет хотя бы теоретически реальным. Тем не менее эти работы создали предпосылки для создания теоретических основ космонавтики. 2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ КОСМОНАВТИКИ Впервые узловая проблема космонавтики — вопрос об энергодвижи- тельной установке, притом на солидной физической и математической основе, была теоретически решена в работе К. Э. Циолковского «Исследо- вание мировых пространств реактивными приборами», опубликованной в Петербурге в мае 1903 г. [5] (основные теоретические выкладки и расче- ты были проведены в 1896—1897 гг.). В этом труде на основе законов тео- ретической механики^(закона сохранения количества движения и’закона 436
Глава XIV. Создание теоретич. основ ракетно-космической техники независимого действия сил) впервые дана теория полета космической ра- кеты и сделан вывод о необходимости и возможности осуществления кос- мического полета с помощью жидкостного ракетного двигателя. Важнейшим результатом исследования был вывод основной формулы ракетодинамики — движения тела переменной массы под действием реак- тивной силы в условиях отсутствия внешних сил (анализ движения тела переменной массы был также сделан в 1897 г. русским ученым И. В. Ме- щерским). Формула выражает зависимость между скоростью истечения продуктов сгорания (с), отношением массы топлива (М2) к массе конст- рукции ракеты (ЛЦ) и конечной скоростью ракеты (р): V = с In (1 + М2жх). Пользуясь этой формулой, Циолковский показал, что при вполне реаль- ных значениях скорости истечения и отношений масс могут быть полу- чены очень высокие скорости полета, вплоть до второй космической, что в принципе делает осуществимыми межпланетные перелеты. формула, получившая имя Циолковского и позже в различных видах выведенная многими другими авторами, по существу, определила всю проблематику практической жидкостной ракеты (намеченную уже в работе Циолковского): поиск высокоэффективных топлив (с высокой ско- ростью истечения), оптимальную организацию горения топлива и исте- чения продуктов сгорания (с целью повышения КПД), достижение мини- мального веса конструкции ракеты при заданном запасе топлива (повы- шение отношения масс, или числа Циолковского) и т.д. В работе 1903 г. Циолковским был сделан также вывод формулы движения ракеты в ус- ловиях действия силы тяжести (при вертикальном и наклонном подъе- мах). Эта формула, по существу, определила другой класс аналитических задач ракетодинамики — поиск оптимальных режимов полета и траек- торий. В рассматриваемой работе, кроме того, исследованы энергетические возможности некоторых неракетных методов разгона (для достижения космических скоростей); различные виды жидких и твердых ракетных топлив, причем как наиболее эффективное рекомендовано кислородно- водородное топливо; предложены возможные значения соотношения масс для решения различных космических задач; возможные значения энерге- тического КПД («степени утилизации») ракеты, а также дан общий энер- гетический анализ ракеты как тепловой машины; затронуты проблемы уп- равления ракетой, в частности предложено отклонение реактивного сопла двигателя. Работа стала основополагающей в теории космонавтики, однако в свое время в силу объективных (социально-экономические условия, и в част- ности уровень развития техники) и субъективных причин (конфискация части тиража журнала со статьей царским правительством и т. п.) она не получила большого распространения и непосредственного развития. В первом десятилетии XX в. качественный и количественный анализ различных частных задач космонавтики был начат и другими исследова- телями в разных странах — Р. Годдардом (США), Ф. А. Цандером (Рос- сия), Р. Эсно-Пельтри (Франция), Г. Обертом (Германия), во втором де- сятилетии — Ю. В. Кондратюком (Россия), В. Гоманном (Германия) и др. Можно отметить следующие особенности этого этапа: а) исследования ве- 437
Глава XIV. Создание теоретич. основ ракетно-космической техники Роберт Хитчингс Годдард (1882-1945 гг.) лись только отдельными энтузиа- стами, а не группами и не в на- учных учреждениях; б) все иссле- дователи работали изолированно, независимо один от другого; в) многие из них не публикова- ли результаты своих исследований, иногда даже не пытались этого де- лать, считая, по-видимому, свои работы несвоевременными или не- завершенными. Еще одна важная особенность: большинство пионеров теоретиче- ской космонавтики исследовали весьма сложную космическую за- дачу полета человека на другие планеты солнечной системы. Эта задача и теперь весьма проблема- тична, а тогда частные теоретиче- ские решения носили абстрактно- научный характер и вообще не могли рассматриваться как акту- альные. При этом выделялась де- ятельность К. Э. Циолковского, который рассматривал проблему космонавтики комплексно, начи- ная от социально-философского обоснования ее необходимости и кончая многими частными конструктивными задачами, всегда, однако, помня об их перспективном характере. При этом ученый неоднократно заявлял, что освоение космического пространства следует начинать с со- здания орбитальных средств. Р. X. Годдард (США) начал свои исследования в области ракетно-кос- мической техники в 1906 г. В его научном дневнике под названием «Пере- мещение в межпланетном пространстве» [6, с. XIII] в 1906—1908 гг. были рассмотрены различные источники энергии и типы движителей: солнеч- ные зеркала; высокоскоростной поток электрически заряженных частиц (по-видимому, это было первое рассмотрение теории электрических реак- тивных двигателей); тепло, выделяющееся при радиоактивном распаде (провозвестник атомного двигателя); и, наконец «непрерывное горение» водорода и кислорода с «отбрасыванием газов» (т. е., по существу, жидко- стный ракетный двигатель) [6, с. 693]. Кроме того, в те же годы он изучал некоторые другие аспекты космического полета: противометеорную за- щиту, старт ракеты (в частности, высотный — с помощью аэростатов), посадку с применением крыла на планету, имеющую атмосферу, или на Землю при возвращении, фотографирование Луны при облете ее ракетой и различные вопросы практики космических полетов и конструкции ап- паратов. Некоторые результаты исследований Годдард включил в статью «О возможности перемещения в межпланетном пространстве» (1907 г.) 16, с. 81 —87], которая была опубликована лишь в 1970 г. В статье делается 438
Глава XIV. Создание теоретич. основ ракетно-космической техники заключение о необходимости для «физического перемещения на пла- неты» использовать 3-й закон Ньютона, проводятся прикидочные расчеты необходимых затрат энер- гии. Согласно основному выводу .этой работы, Годдард тогда сводил межпланетный полет к решению проблемы атомного двигателя. В 1909 г. Годдард впервые сде- лал энергетический расчет жид- костной водородно-кислородной ракеты с учетом возможности при- менения также других (углеводо- родных) горючих жидкостей и твер- дого топлива. Тогда же он рассмот- рел схему многоступенчатой раке- ты [6, с. 95—99]. В 1907—1908 гг. к самостоя- тельным исследованиям в области космического полета приступил Ф. А. Цандер (тогда студент Риж- ского политехнического института) [7, с. 77] х. В своей первой руко- писной работе «Космические (эфир- ные) корабли, которые обеспечат сообщение между звездами» (1908— 1912 гг.) [8] он рассмотрел принцип Фридрих Артурович Цандер (1887—1933 гг.) реактивного движения, вывел и проанализировал зависимости между мас- сой ракеты, высотой и временем ее полета, сделал некоторые расчеты, связанные с межпланетными перелетами, дал оценку конструктивным си- стемам космического корабля, изучал энергетические возможности хими- ческих топлив и электрического двигателя и др. В 1909 г. он выдвинул идею использования в качестве ракетного горючего материала конструк- ции межпланетного аппарата. В те же годы частные задачи теории кос- мического полета (в основном повторяя результаты Циолковского) ста- вили и решали также Р. Эсно-Пельтри (Франция) и Г. Оберт (Герма- ния) [9, 10]. 3. ПЕРВЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ В ТЕОРИИ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ В 1911—1912 гг. К. Э. Циолковский опубликовал вторую часть “(с кратким изложением первой части) своего труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами» [11]. По существу, появилась пер- вая фундаментальная работа, в которой рассмотрены почти все основные 1 Известно, что в 1904 г. он еще гимназистом ознакомился с работой К. Э. Циолков- ского 1903 г. 439
Глава XIV. Создание теоретич. основ ракетно-космической техники (1882—1957 гг.) шего преодоления атмосферы проблемы космического полета. Циолковский углубил здесь ре- шение задачи о влиянии тяготения на движение ракеты, рассчитал значения «космических скоростей», впервые исследовал влияние сопро- тивления атмосферы на конечную скорость ракеты и ее 'эффектив- ность, рассмотрел идею ядерного и электрореактивных двигателей и некоторые особенности межпла- нетных траекторий, а также дал развернутый анализ условий кос- мического полета (перегрузки на участке выведения, невесомость, нагрев и охлаждение) и предложил ряд конструктивных решений для преодоления их вредного воздей- ствия. В конце работы Циолков- ский изложил свои аргументы в пользу необходимости освоения человечеством космического про- странства. Среди частных решений, приведенных в работе, следует выделить выводы о несущественно- сти сопротивления земной атмосфе- ры (по сравнению с действием гра- витации), о выгодности быстрей- с помощью вертикальной траектории, об использовании углеводородов в качестве ракетного горючего, о достоин- ствах внутриядерной энергии и электрических реактивных двигателей, о необходимости создания специального оборудования для существова- ния человека в космическом корабле и др. Таким образом, работы К. Э. Циолковского предвосхитили одно из важнейших в будущем направлений развития науки и техники и стали теоретической первоосновой новой области науки — теоретической кос- монавтики. Работа 1911—1912 гг. была напечатана в весьма известном и популярном авиационном журнале и ее имели возможность прочесть мно- гие исследователи разных стран. В ноябре 1912 г. на заседании Французского физического общества сделал свой доклад по проблемам теоретической космонавтики Р. Эсно- Пельтри (доклад был опубликован в 1913 г. [12]). В работе был дан вывод уравнения движения ракеты (по существу, аналогичного уравнению Циолковского), сделан анализ энергетических затрат, необходимых для отрыва ракетного снаряда от Земли и совершения им перелета на Луну (с посадкой). Приняв максимальную перегрузку при разгоне ракеты равной 1,1g и очень низкое отношение масс одноступенчатой ракеты, Эсно-Пельт- ри получил очень высокую потребную скорость истечения, практически нереальную для химических топлив. В результате был сделан вывод, что перелет на Луну или планеты возможен лишь с использованием радия, 440
Глава XIV. Создание теоретик. основ ракетно-космической техники Юрий Васильевич Кондратюк (1897—1942 гг.) т. е. внутриатомной энергии. Та- кой вывод (аналогичный сделан- ному Годдардом в 1907 г.) был ша- гом назад по сравнению с резуль- татами, полученными Циолков- ским. Однако следует отметить, что это первое после работ Циол- ковского опубликованное исследо- вание по теории космонавтики, содержащее к тому же ряд ценных идей: об использовании поворот- ных ракетных двигателей или спе- циальных малых двигателей для управления кораблем на траекто- рии, о схеме «самолет—ракета», о создании искусственной силы тяжести и др. Основной вывод Эсно-Пельтри о возможности кос- мического полета лишь с исполь- зованием радия был подвергнут критике Циолковским в его оче- редной работе, вышедшей в виде отдельной брошюры в Калуге в 1914 г. [13] и посвященной в ос- новном энергетике космического полета. В 1912 г. исследовал ракету на жидком топливе (горючее—спирт) Г. Оберт, однако результаты своих исследований он оформил в рукопись только в начале 20-х годов. В 1913 г. Годдард завершил новую рукопись «Перемещения в межпла- нетном пространстве» (опубликована в 1970 г. [6, с. 117—123]), которая явилась предварительным итогом его исследований по теории реактив- ного движения и космического полета. В этой работе рассмотрена, в част- ности, задача о посылке на поверхность Луны заряда осветительного пороха, содержится тезис об использовании Луны для производства на ней ракетного топлива и для старта с нее к планетам (эти мысли были высказаны им еще в 1908 г.), а также идея о применении на корабле для полета к Марсу электрического двигателя с солнечным источником энер- гии и др. Теоретические выкладки и расчеты были окончательно завер- шены Годдардом в 1914 г. и оформлены в капитальную статью «Проблема поднятия тела на большую высоту над поверхностью Земли» (представ- лена в том же году в Кларкский университет, но опубликована лишь в 1970 г. [6, с. 128—152]). Здесь Годдард впервые привел собственный вы- вод уравнения движения ракеты, который был сделан с учетом действия гравитации и сопротивления атмосферы. Убедившись в сложности реше- ния полученной вариационной задачи, Годдард в расчетах применил ин- тервальный метод (весьма, впрочем, громоздкий). Все расчеты были сде- ланы для твердого или жидкого кислородно-водородного топлива. В ста- тью вошли также в более подробном изложении и другие идеи Годдарда- 441
Глава XIV. Создание теоретич. основ ракетно-космической техники В 1915—1916 гг. Годдард впервые провел экспериментальные исследо- вания со стальными камерами порохового ракетного двигателя с целью определения их КПД и скорости истечения. После завершения этих экс- периментов Годдард создал окончательный вариант своей монографии, опубликованной Смитсонианским институтом в Вашингтоне в 1919 г. {вышла в свет в 1920 г.) [14]. Однако в этой публикации все вопросы тео- ретической космонавтики (как и применения жидкостных ракет) отошли на второй план. В том же 1920 г. Годдард представил в Смитсонианский институт доклад «О дальнейшей разработке ракетного метода исследова- ния космического пространства» (опубликован в 1970 г. [6, с. 413—430]), в котором рассмотрены вопросы применения кислородно-водородного топ- лива, получения ионизированной реактивной струи, создания солнечно- зеркальной энергетической установки и др. Начиная с 1917 г. Годдард занимался конструированием твердотопливной «многозарядной» (с мага- зином патронов) ракеты, рассматривая ее поначалу как прототип высот- ной космической ракеты. Ф. А. Цандер большое внимание в своем творчестве уделял конструк- ции и расчету межпланетного корабля схемы «самолет-ракета» с исполь- зованием материала конструкции ракеты в качестве горючего, а также траекторным вопросам. В 1917 г. он приступил к экспериментальной ра- боте по металлическим топливам. К сожалению, основная часть рукописей Цандера, относящаяся к этому периоду, до сих пор не изучена [7, с. 129— 135], что не позволяет дать достаточно полную оценку его деятельности до начала 20-х годов. 10. В. Кондратюк уже в начале своих исследований (1917 г.) также вывел основное уравнение движения ракеты (формулу Циолковского) и сделал его анализ. Кондратюк пришел к выводу о возможности осу- ществления ракетного полета к другим планетам, после чего рассмотрел (в основном качественно) некоторые частные вопросы: о влиянии сил тя- готения и сопротивления атмосферы, о роли ускорения, о составных ра- кетах, об управлении кораблем, а также об использовании для движения солнечной энергии, потока заряженных частиц и др. [15, с. 624—627]. Работая совершенно самостоятельно, Кондратюк в 1919 г. высказал мно- го оригинальных и ярких (хотя и недостаточно разработанных) идей, многие из которых позже были реализованы на практике. Таким образом, к этому времени усилиями нескольких ученых раз- ных стран были разработаны основы теории ракетно-космической техники. Однако вплоть до начала 20-х годов разработка проблем космонавтики не вышла за пределы индивидуальных усилий отдельных ученых, к ним не было привлечено внимание широкой научной и инженерной обществен- ности, и экспериментальные работы были лишь в самом зачаточном со- стоянии. 442
Глава XV НОВЕЙШАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ НА РУБЕЖЕ XIX И XX ВВ. ЕЕ ПЕРВЫЙ ЭТАП Как известно, на рубеже XIX—XX вв. вокруг новейших открытий в физике развернулась острая философская борьба. Подробный анализ этой борьбы выходит за рамки темы истории развития техники, однако следует все же подчеркнуть, что, в то время как философы-идеалисты и «физиче- ские» идеалисты всячески пытались изобразить новейшие достижения физики в качестве «доводов» против материализма, люди практики — работники производства, инженеры, лаборанты — видели в них новые свойства и новые формы материального движения, которыми они поль- зовались на деле. Так, В. И. Ленин писал: «Движение тел превращается в природе в движение того, что не есть тело с постоянной массой, в дви- жение того, что есть неведомый заряд неведомого электричества в неведо- мом эфире (в электромагнитном поле.— Б. К.), — эта диалектика мате- риальных превращений, проделываемых в лаборатории и на заводе, слу- жит в глазах идеалиста... подтверждением не материалистической диалек- тики, а доводом против материализма...» т. И далее: «Электричество объяв- ляется сотрудником идеализма... Всякий физик и всякий инженер знает, что электричество есть (материальное) движение, но никто не знает толком, что тут движется,— следовательно, заключает идеалистический философ,— можно надуть философски необразованных людей соблазнительно- „экономным” предложением: давайте мыслить движение без материи...» 2. Читателей, которых интересует философская сторона новейшей револю- ции в естествознании, мы отсылаем к специальной литературе по этим вопросам, а сейчас обратимся к истории учения об электромагнетизме в конце XIX в. 1. РАЗВИТИЕ УЧЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМЕ В ПОСЛЕДНЕЙ ЧЕТВЕРТИ XIX в. . К 70-м годам XIX в. учение об электричестве стало занимать цент- ральные позиции в развитии не только физики, но и всего естествознания. К этому времени Дж. Кл. Максвелл создал электромагнитную теорию света. В 1873 г. был опублйкован максвелловский «трактат по электриче- ству и магнетизму». Продолжая разработку идеи Фарадея, Максвелл создал классическую теорию электромагнитного поля. Из системы уравнений электродинамики («уравнений Максвелла») следовало, что должны су- ществовать электромагнитные волны. Реальность этих волн была экспери- ментально доказана Г. Герцем в 1887—1888 гг. 1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 297—298. * Там же, с. 300. 443
Глава XV. Новейшая революция в естествознании В начале 80-х годов появились работы М. Депре о передаче электро- энергии на расстояние по телеграфной проволоке. Ф. Энгельс писал, что- это открытие «окончательно освобождает промышленность почти от вся- ких границ, полагаемых местными условиями, делает возможным ис- пользование также и самой отдаленной водяной энергии, и если вначале- оно будет полезно только для городов, то в конце концов оно станет самым мощным рычагом для устранения противоположности между городом и деревней» 3. По свидетельству Ф. Энгельса, К. Маркс, высоко ценивший научные открытия, особенно тогда, когда они имели непосредственный выход в. практику, «следил во всех подробностях за развитием открытий в об- ласти электричества и еще в последнее время за открытиями Марселя Депре» 4 5 *. В 70—90-х годах развернулись исследования катодных лучей. Было найдено, что катодные лучи — это отрицательные электрические заряды, следовательно, дискретные, а не волновые образования. Это было началом электроники. На грани физики и химии в области электрохимии были сделаны в 80-х годах замечательные открытия, которые легли в основу физиче- ской химии: в 1885—1887 гг. Сванте Аррениус создал теорию электроли- тической диссоциации (сильно разбавленных водных растворов); централь- ным понятием этой теории было понятие об ионе —- электрозаряженном «осколке» молекулы растворенного вещества, несущем дискретный заряд — положительный (у катиона) или отрицательный (у аниона). Однако вещественный носитель электрического движения не был еще открыт. В статье «Электричество» (1882 г.) Ф. Энгельс сопоставил учение об электричестве с химией, в которой прочно укрепилось понятие об ато- ме, обладающем атомным весом. «В учении же об электричестве мы имеем перед собой хаотическую груду старых, ненадежных экспериментов... И в самом деле, в области электричества еще только предстоит сделать открытие, подобное открытию Дальтона, открытие, дающее всей науке средоточие, а исследованию — прочную основу» 8. Хотя идеи о сложности и делимости атома уже зародились, прямых опытных подтверждений зти идеи не получили до конца XIX в. В 1885 г. Ф. Энгельс писал: «Но атомы отнюдь не являются чем-то прос- тым, не являются вообще мельчайшими известными нам частицами веще- ства. Не говоря уже о самой химии, которая все больше и больше скло- няется к мнению, что атомы обладают сложным составом, большинство- физиков утверждает, что мировой эфир... состоит тоже из дискретных частиц...» 8, очень малых по сравнению с атомами. Однако Д. И. Менделеев, который в начале 70-х годов склонялся к мысли, что атомы делимы и состоят из «ультиматов», затем к концу 80-х годов под влиянием неизменно отрицательных результатов пришел к выводу, что химические элементы, или «простые тела составляют крайнюю грань наших познаний о веществе...» [1, с. 17]. Считается, указывает 3 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 35, с. 374. 4 Там же, т. 19, с. 351. 5 Там же, т. 20, с. 433—434. • Там же, с. 585 444
Глава XV. Новейшая революция в естествознании Менделеев, что элементы не разлагаются и один в другой не переходят. Соответственно этому и атомы должны считаться неделимыми, но не в ме- ханическом, а в реальном, химическом смысле. Хотя было установлено, что валентность элементов носит дискретный характер и различается по кислороду (отрицательному элементу) и по водороду (положительному элементу), тем не менее прямая связь между электрическими и химическими свойствами вещества еще не была рас- крыта, а периодический закон Менделеева трактовался как чисто химиче- ский. При этом химизм элементов связывали лишь с их массой. Несмотря на огромные успехи учения об электромагнетизме, физиче- ская картина мира до конца XIX в. в целом оставалась механической. Между тем эти успехи в области познания электрических явлений к кон- цу XIX в. подготовили крушение старой, механической картины мира и создание новой, электромагнитной его картины, что и произошло бла- годаря начавшейся «новейшей революции в естествознании». Эта рево- люция захватила прежде всего физику, особенно область познания элект- ромагнитных явлений, которые позволили затем проникнуть в сферу мик- ромира. Этот процесс начался на рубеже XIX и XX вв. Его анализ дан в книге В. И. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм», написанной в 1908 г. и вышедшей в свет в 1909 г. 2. НАЧАЛО «НОВЕЙШЕЙ РЕВОЛЮЦИИ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ» Как и всякая революция, революция в науке имеет две основные за- дачи, которым соответствуют в основном две последовательно сменяющие •одна другую ступени ее развития. Первая задача носит негативный харак- тер — разрушить в корне, до основания то старое, отжившее, что меша- ет дальнейшему продвижению вперед. Вторая задача носит позитивный характер — после разрушения старого на расчищенной почве создать но- вое, обеспечивающее дальнейшее движение вперед. Когда речь идет о научной революции, старыми, подлежащими коренной ломке являются устаревшие представления, понятия, теории. При создании новых пред- ставлений все положительное и ценное, что имелось в прежних представ- лениях и теориях, не отбрасывается, а сохраняется, получая новое тол- кование, новое освещение и входя в качестве строительного материала в новые концепции и теории. Научная революция охватывает прежде всего область теоретических представлений, тогда как сами по себе эмпирические данные и новые факты революции еще не производят. Они ее лишь подготавливают, тре- буя для своего объяснения и обобщения выработки новых подходов, но- вых взглядов, новых теоретических концепций. «Новейшая революция в естествознании», как назвал ее В. И. Ленин, означала, что та «крайняя грань» наших знаний о веществе, которой дос- тигло научное исследование в течение XIX в., впервые оказалась перей- денной в течение трехлетия (1895—1897 гг.), когда были сделаны одно за другим три великих физических открытия: первое (1895 г.) — К. Рент- ген открыл глубокопроникающие х-лучи, названные рентгеновскими; второе (1896 г.) — А. Беккерель обнаружил явление радиоактивности; 445
Глава XV. Новейшая революция в естествознании третье (1897 г.) — Дж. Томсон нашел электрон. Все три открытия были связаны с электричеством и магнетизмом: это был либо новый вид электро- магнитных волн, либо излучение электрозаряженных частиц. Глубокое значение всех трех открытий, что выяснилось немного позднее, состояло в том, что физика перешагнула ту «крайнюю грань» наших познаний е веществе, о которой Менделеев писал всего за несколько лет перед тем, и вступила во внутриатомную область, показав сложность, разрушимость и делимость атома. Как известно, по своей структуре атом состоит из двух сфер: внешней— электронной оболочки и внутренней — атомного ядра. Открытия рент- геновских лучей и электрона позволили исследовать оболочку атома, открытие радиоактивности — изучать атомное ядро, хотя само ядро было открыто много позднее. В итоге атом предстал как сложная электричес- кая система, образованная из элементов, несущих отрицательный заряд, и из положительного заряда, расположение которого внутри атома оста- валось пока еще неизвестным. Особенно важное значение сыграло открытие супругами М. и П. Кюри (1898 г.) нового химического элемента — радия, который обладал значи- тельно сильнее выраженными радиоактивными свойствами, нежели уран, у которого впервые обнаружил это излучение Беккерель. В книге «Ма- териализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин позднее привел выражение «великий революционер-радий» 7, которое было дано новому элементу в связи с тем, что он подрывал старые теоретические воззрения и принципы физики. В 1902—1903 гг. Э. Резерфорд и Ф. Содди создали первую теорию радиоактивности как спонтанного (самопроизвольного) распада атомов и превращения одних элементов в другие, в данном случае превращения радия в эманацию радия (радон) и гелий. С открытия радия и создания теории радиоактивного распада берет начало ядерная физика. Итак, «но- вейшая революция в естествознании» наряду с негативной, разрушитель- ной задачей приступила к выполнению своей несравненно более сложной позитивной, созидательной задачи. Проникновение в глубь атома и доказательство его разрушимости был не единственный путь, по которому пошла научная революция. Она с это- го началась, но вскоре же захватила и другие области физики и всего естествознания. Здесь прежде всего надо назвать проникновение в науку идеи, или принципа дискретности, атомизма. Уже открытие электрона свидетельствует о том, что выделенный носитель электричества имеет дис- кретный характер. Еще раньше это показал X. А. Лоренц, разработав электронную теорию путем введения в максвелловские уравнения элект- родинамики дискретной величины электрического заряда. В еще большей степени проникновению в физику идеи дискретности способствовало создание Максом Планком теории квантов (1900 г.). Изу- чая тепловое излучение так называемого абсолютно черного тела, Планк обнаружил, что оно не может быть описано обычными (классическими) формулами излучения, но что для этого в соответствующие формулы не- обходимо ввести особую дискретную постоянную величину — квант дей- ’ Ленин В. И. Поля. собр. соч., т. 18, с. 266. 446-
Глава XV. Новейшая революция в естествознании ствия. В таком случае энергия излучения приобретает дискрет- ный характер («квантуется»), В XIX в. в физике господство- вала идея непрерывности, и все ее фундаментальные уравнения были выражены с помощью непрерыв- ных функций (в механике, термо- динамике, электродинамике). Ис- ключение составляли молекуляр- но-кинетическая теория газов и статистическая физика, но они вполне уживались с господство- вавшей в то время в физике уста- новкой на непрерывность физиче- ских процессов. После открытия электрона и разработки электрон- ной теории, а в особенности после создания теории квантов картина резко изменилась: наряду с непре- рывностью в физике прочное место заняла концепция ; дискретности, особенно в той новой области, которая касалась микроявлений. Вступив в эту новую для нее область, физика открыла новый, качественно своеобразный микро- мир и как бы пограничным стол- бом, стоящим на его границе, Вильгельм Конрад Рентген (1845—1923 гг.) оказалась «постоянная Планка» — квант действия h. Спустя пять лет А. Эйнштейн (1905 г.) ввел понятие кванта света, или фотона («атома» света), величина которого представляла собой произве- дение кванта действия h на частоту колебаний v (т. е. hv). В итоге этого обнаружилась глубоко противоречивая природа света: с одной стороны, волновая (непрерывная), как это установила классическая оптика, с другой стороны — дискретная (прерывистая), как это открыла квантовая физика. Однако обе эти противоположные стороны не были приведены еще к внутреннему единству, а как бы сосуществовали одна рядом с другой, разделив между собой всю область оптики: та ее часть, которая изучала распространение света, опиралась на прежнюю волновую теорию, посколь- ку свет распространялся волнообразно как непрерывное образование; та же часть оптики, которая изучала излучение и поглощение света, опира- лась на новую квантовую теорию, поскольку эти процессы происходили как прерывистые (свет излучался и поглощался определенными порция- J и). Такое положение в физике сохранялось почти до конца первой чет- верти XX в. Важно указать, что идея дискретности, а значит, и скачкообразности явлений природы как раз в это время стала проникать и в биологию, а именно в учение о наследственности (генетику). Еще в 1865 г. Г. И. Мен- дель открыл законы наследственности, показав, что они носят статисти- 447
Глава XV. Новейшая революция в естествознании ческий характер и что, следовательно, в основе этого явления лежат какие-то дискретные процессы. Но тогда это открытие прошло незамечен- ным. На рубеже XIX и XX вв. биологи вновь «открыли» Менделя, дополнив его законы гипотезой А. Вейсмана о «зародышевой плазме», состоящей из множества «детерминант», учением X. де Фриза о скачкообраз- ных «мутациях», гипотезой о «генах» В. Л. Иогансена. Вскоре же все эти воззрения объединила хромосомная теория наследственности Т. X. Мор- гана, которая на передний план поставила идею дискретности веществен- ного носителя наследственности. Тем самым и биология оказалась в фар- ватере общих с новой физикой идей. Из теории Максвелла, подтвержденной и проверенной на опыте Гер- цем, следовало, что существуют электромагнитные волны большой длины. А. С. Попов еще в конце 80-х годов XIX в. начал их изучать и в 1895 г. изобрел радио, которое стало одним из первых и весьма важных прак- тических приложений «новейшей революции в естествознании». В 1896— 1897 гг. изобретение «беспроволочного телеграфа» стал разрабатывать дальше и продвигать в жизнь Г. Маркони. Из теории Максвелла вытекало также, что электромагнитные волны (а значит, и свет) должны оказывать давление на тела. В 1899—1900 гг. И. Н. Лебедев измерил величину этого давления экспериментально и тем самым на деле открыл существование светового давления. Для физики XIX в. (да и более раннего периода) был характерен рез- кий разрыв между двумя основными физическими видами материи — веществом и светом (полем). Этот разрыв проявлялся прежде всего в сле- дующих трех пунктах. Во-первых, в таком фундаментальном признаке, как наличие и отсутствие свойства массы: вещество считалось всегда весо- мым, обладающим массой, а свет — невесомым, следовательно, не обла- дающим массой. Открытие Лебедева показало, что если свет оказывает давление на тела, то значит, он должен обладать массой, как и все веще- ственные объекты природы. В результате в этом пункте разрыв между веществом и светом стал ликвидироваться. Возникло понятие электро- магнитной массы, качественно отличной от обычной, механической. Во- вторых, вещество рассматривалось как построенное из атомов, следова- тельно, обладающее дискретным, прерывистым строением; свет же в XIX в. трактовался как волнообразный процесс, как непрерывное образование. Благодаря квантовой теории Планка и понятию фотона и в этом пункте прежний разрыв между веществом и светом начал исчезать, хотя полная его ликвидация даже в оптике сильно затянулась, не говоря уже о рас- пространении идеи непрерывности, волнообразности на частицы вещества. Это произошло значительно позднее, на рубеже первой и второй четверти XX в. благодаря созданию квантовой механики. Наконец, в-третьих, вещество и свет трактовали как неспособные к взаимным превращениям и переходам и только гораздо позже ядерная физика доказала наличие таких превращений (рождение и аннигиляции «пары», «дефект массы»), В основе таких превращений (ядерных реакций) лежал фундаментальный закон физики, открытый А. Эйнштейном (1905 г.) и гласящий, что в общем случае для любого тела полная внутренняя энергия Е равна его массе т, умноженной на квадрат скорости света с2: Е =s тс2. Этот закон Эйнштейн вывел теоретически как следствие из созданной им теории относительности (из ее частного принципа). Замеча- 448
Глава XV. Новейшая революция в естествознании Мария и Пьер Кюри в лаборатории (рубеж XIX и XX в.) тельно, что Эйнштейн прозорливо указал в том же 1905 г.: «Не исключена возможность того, что проверка теории может удасться для тел, у которых содержание энергии в высшей степени изменчиво (например, у солей ра- дия)» [2, с. 178]. В дальнейшем закон Эйнштейна, действительно, стал основным для ядерной физики. В конце XIX в. проявилась тесная связь физики и химии. Прежде всего валентность уже истолковывали в смысле ионообразования — приобретения или потери валентных электронов. В книге «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин так охарактеризовал состояние этой проблемы: «С каждым днем становится вероятнее, что химическое срод- ство сводится к электрическим процессам» 8. Дж. Томсон создал статическую модель атома, где неподвижные элект- роны были как бы вкраплены в размазанный по объему всего атома по- ложительный электрический заряд. При этом была сделана попытка рас- полагать электроны концентрическими кольцами, каждое из которых отвечало определенному периоду менделеевской периодической системы элементов. Наряду со статической моделью атома были предложены динамические модели, исходящие из мысли о движущихся электронах внутри атома. 8 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 265. 29 Заказ № 727 449
Глава XV. Новейшая революция в естествознании Эрнестп Резерфорд (1871—1937 гг.) ционизирующейся физики, тем конца XIX в. — периодический В. И. Ленин писал по этому поводу: «Электрон относится к атому, как точка в этой книге к объему здания в 30 сажен длины, 15 — ширины и 7 V2 —высоты (Лодж), он двигает- ся с быстротой до 270 000 километ- ров в секунду, его масса меняется с его быстротой, он делает 500 триллионов оборотов в секунду,— все это много мудренее старой ме- ханики, но все это есть движение материи в пространстве и во вре- мени» 8 9. В этих положениях складыва- лись уже первые черты будущей электромагнитной картины мира, которая пришла на смену прежней механической. Сопоставляя обе эти физические картины мира, Ленин писал: «Мир есть движущая- ся материя... и законы движения этой материи отражает механика по отношению к медленным движе- ниям, электромагнетическая тео- рия — по отношению к движениям быстрым...» 10. Несмотря на то что химия уже в начале XX в. испытывала огром- ное влияние со стороны револю- менее главное достижение химии он химических элементов, откры- тый Менделеевым, оставался, по существу, вне влияния новейших откры- тий в естествознании. Более того, первое время могло даже показаться, что новые физические открытия находятся в полном несоответствии с этим законом. Сам Менделеев к концу жизни был уверен, что его закон опира- ется на представление о неделимых атомах и непревращаемых элементах. Открытие электрона в качестве составной части всех вообще атомов и толкование радиоактивности как распада и превращения элементов коренным образом шло вразрез с положением, считавшимся до тех пор краеугольным камнем периодического закона. Более того, считалось, что на каждое место в периодической системе элементов может приходиться только один элемент. Теперь же было уста- новлено три различных радиоактивных ряда — урана (радия), тория и актиния. И выяснилось, что на последние 11 мест периодической системы приходится по меньшей мере три десятка различных химических элемен- тов, членов названных радиоактивных рядов, причем некоторые члены разных рядов оказывались химически почти тождественными между со- 8 Там же, с. 298. 10 Там же. 450
Глава XV. Новейшая революция в естествознании бой. Все это совершенно не укла- дывалось в сложившееся уже пред- ставление о периодичности эле- ментов в химии. Так, в течение первых 15 лет развертывалась «новейшая рево- люция в естествознании», захватив в первую очередь физику и через нее влиявшая на химию и другие естественные науки. Уже с первых ее шагов определилось, что лиде- ром естествознания стала на этот раз физика, точнее говоря, суб- атомная физика прежде всего. Этим естествознание наступившей новой исторической эпохи существенно отличалось от естествознания XIX в., когда лидером развития естествознания была группа наук и среди них прежде всего химия, физика и биология. Физика сохра- няла свое лидерство до середины XX в., когда в обстановке развер- нувшейся научно-технической ре- волюции ей пришлось делить пер- вое место с группой других наук. Макс Карл Эрнст Планк (1858—1947 гг.) 3. ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ «НОВЕЙШЕЙ РЕВОЛЮЦИИ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ». ЗАВЕРШЕНИЕ ЕЕ ПЕРВОГО ЭТАПА В 1911 г. в физике было сделано новое великое открытие: в результате бомбардировок атомов альфа-частицами Э. Резерфорд открыл атомное ядро, несущее весь положительный заряд в атоме и почти всю массу атома. Стало ясно, что модель атома должна носить планетарный характер, напо- миная миниатюрную солнечную систему: в центре атома расположено его ядро, а вокруг него, как планеты вокруг светила, с огромной скоростью вращаются электроны. Однако возникло, казалось бы, неразрешимое затруднение: согласно законам классической электродинамики, тело, несущее электрический заряд и движущееся в заряженном поле, должно непрерывно терять энергию, так что все электроны в конце концов должны были бы упасть на центральное атомное ядро, вокруг которого они кружились до тех пор. Однако этого не происходит. Почему? Ответа долгое время не находили и решить этот парадокс не удавалось. До 1911 г. наука знала только два «строительных кирпича», из кото- рых созданы атомы и более сложные «материальные постройки». Это элект- рон, открытый в 1897 г., и фотон, понятие о котором определилось в 1905 г. Но из них нельзя было получить электронейтральных образований, так 451 2?
Глава XV. Новейшая революция в естествознании как не хватало частицы, несущей положительный заряд. Теперь такая частица была найдена: это — протон — ядро атома водорода. Все три элементарные частицы (как их потом стали называть) — электрон, фотон и протон — образовали набор частиц, уже достаточный для того, чтобы строить, казалось бы, любые материальные образования, в частности, модель атома. Однако оставалось еще много неясных вопросов. Среди них особенно важными были два: 1) каков по величине заряд атомного ядра и соответ- ственно сколько электронов в оболочке нейтрального атома того или иного элемента, 2) как эти элементы располагаются внутри атомной обо- лочки. В 1912 г. Ф. В. Астон обнаружил различные по массе разновидности у стабильного элемента (неона). Тем самым отмеченное выше явление существования разных масс у атомов с химически одинаковыми свойствами было констатировано не только у радиоактивных элементов, но, как об- щее, и у стабильных. Это настойчиво требовало своего объяснения. В том же 1912 г. на 2-м Менделеевском съезде была высказана идея, что радиоактивность есть абсолютно постоянное и вечное свойство опре- деленных элементов, на которое невозможно повлиять (ускорить или за- медлить процесс, а тем более — вызвать его или прекратить). Поэтому предлагалось считать атомы по-прежнему вечными и неизменными по своим свойствам. Следующий, 1913 год стал годом величайшего теоретического синтеза, объединившего прежде всего первые три великих физических открытия, которыми началась «новейшая революция в естествознании», с менделе- евской периодической системой элементов. Это знаменовало теоретиче- ский синтез новой физики с высшими достижениями химии. Разрыв между ними был полностью ликвидирован. Рассмотрим три новых физических от- крытия, каждое из которых способствовало приведению того или иного физического открытия, сделанного в конце XIX в., в соответствие с пе- риодической системой элементов. Первым назовем открытие «закона Мозли», сделанное в лаборатории Э. Резерфорда его учеником Г. Мозли, который измерял длины волны характеристических рентгеновских лучей, испускаемых различными эле- ментами, и нашел прямую связь между частотой спектра линий этих лучей и порядковым номером данного элемента в периодической системе. Этот порядковый номер N, как показал ван ден Брук и тот же Мозли, числен- но равнялся положительному заряду атомного ядра z данного элемента (N = z), а, значит, указывал общее число электронов в оболочке нейт- рального атома того же элемента. Второе открытие «закона сдвига» сделали независимо друг от друга К. Фаянс, Ф. Содди и Б. Рассел. Оно состояло в том, что радиоактивное превращение стало рассматриваться как сдвиг распадающегося элемента с занимаемого им места в периодической системе в ту или иную сторону в зависимости от характера радиоактивного излучения: при альфа-рас- паде, когда из ядра уходит частица, несущая два положительных заряда, происходит сдвиг налево по системе на два места (заряд ядра уменьшается на две единицы); при бета-распаде, напротив, когда из ядра уходит элект- рон, несущий один отрицательный заряд, происходит сдвиг направо на одно место (заряд ядра увеличивается на единицу). В итоге все радио- 452
Глава XV. Новейшая революция в естествознании активные ряды разместились в пе- риодической системе элементов, частично налагаясь один на дру- гой. Третьим открытием, сделанным Ф. Содди, было объяснено попада- ние нескольких атомов с различ- ными атомными массами, но с оди- наковыми свойствами на одно ме- сто в периодической системе эле- ментов. Для таких атомов Содди ввел понятие изотоп (одинаково- местный); изотопы принадлежат одному элементу (их атомные ядра имеют одинаковые заряды z), но их атомные массы различаются между собой. Другими словами, изотопы — это разновидности хи- мических элементов. Открытие изотопов в еще боль- шей степени подрывало прежнюю картину мира, так как химизм элементов оказывался в зависимо- сти уже не от массы, а от величины электрического заряда ядра. Альберт Эйнштейн В итоге этих открытий перио- (1879—1955 гг.) дический закон Менделеева напол- нился новым содержанием, впитав в себя суть великих физических открытий конца XIX в., которым он, в свою очередь, дал общее теоретическое толкование и объяснение. На этом научные достижения 1913 г. не исчерпались. В этом году Нильс Бор создал атомную модель. Отмеченную выше трудность объяс- нения непрерывного испускания энергии при движении электронов вок- руг ядра согласно классической электродинамике Бор преодолел, отка- завшись от ее законов в области внутриатомных явлений. Он привлек для объяснения теорию квантов Планка, допустив, что пока электрон движется по некоторым «дозволенным» орбитам, он никакой энергии не излучает и не поглощает, излучение же или поглощение ее происходит целыми пор- циями (квантованно) при перескоке электрона на более близкую к ядру орбиту (излучение) или на более отдаленную от нее (поглощение). Таким образом, теоретический синтез охватил теперь не только великие физи- ческие открытия конца Х1Хв. в их слиянии с периодическим закономМен- делеева, но и теорию квантов Планка, новую электродинамику (в каче- стве учения о движении электронов внутри атома) и данные спектроскопии. Боровская модель атома в первоначальном виде была еще весьма не- совершенной. Прежде всего тогда не было точного представления о струк- туре электронных орбит. В 1913 г. Бор пользовался для их характерис- тики лишь одним квантовым переменным («главным квантовым числом»). Поэтому орбиты получались неизбежно кольцевыми, расположенными в виде концентрических окружностей, в общем центре которых находилось 453
Глава XV. Новейшая революция в естествознании атомное ядро. Между тем миниатюрная аналогия с солнечной системой требовала орбит в виде кепплеровских эллипсов, в одном из фокусов кото- рых находилось бы ядро (центральное «светило»). Но для этого надо было квантовать движения электронов, определяемые не одним, а двумя пере- менными (квантовыми числами). В 1916 г. А. Зоммерфельд, работая над боровской атомной моделью, ввел новый способ квантования электронных систем с помощью двух пе- ременных («главного» и «побочного» квантовых чисел) и получил для дви- жения электронов необходимые эллиптические орбиты. Благодаря уточ- нению модели атома Бора были объяснены некоторые спектроскопические данные. Далее Бор в духе классической механики принял массу движу- щегося электрона постоянной. Зоммерфельд же учел поправки, которые требовала теория относительности, и ввел в теорию Бора релятивистскую массу электрона, заметно меняющуюся в зависимости от изменения гро- мадной скорости электрона, движущегося внутри атома. В результате этого стало ясно, что электронная орбита движется в данной плоскости вокруг фокуса, занятого ядром, т. е. она приобрела вид розетки. Теперь Зоммерфельд смог объяснить тонкую структуру не одного только спектра водорода, но и спектра рентгеновских лучей. Тем самым при построении атомной модели стали учитывать и теорию относительности Эйнштейна. Однако и это новое видоизменение теории Бора, развитое Зоммерфельдом, не давало возможности охватить все опытно наблюдаемые спектральные линии, а модели, содержащие три и более тел (например, гелия), она не в силах была точно рассчитывать. Здесь все время сохранялось противо- речие теории фактам, как бы ни усложнялось классическое в своей ос- нове представление об электронной орбите. Только квантовая механика позднее разрешила это противоречие, отказавшись в принципе от класси- ческих представлений об электроне как миниатюрном шарике и о точной орбите его движения. В том же 1916 г. была разработана электронная теория химической валентности — ее статическая модель в двух вариантах: модель Косселя для ионной связи и модель Льюиса для ковалентной связи. Продолжая разрабатывать свою модель атома, Бор вынужден пойти на некоторые упрощения в связи с невозможностью в рамках классических представлений преодолеть возникшие перед ним трудности. В своей фун- даментальной работе «Строение атомов в связи с физическими и химиче- скими свойствами элементов» (1921 г.) он писал, что хочет выяснить, каким образом «представления о строении атома позволяют осветить связь между различными свойствами элементов» [3, с. 76]. Далее он подчеркивал: «В этом вопросе, естественно нас интересующем, путеводной нитью послужит то своеобразное изменение свойств элементов с атомным номером, которое нашло свое выражение в так называемой периодической системе элемен- тов» [3, с. 84—85]. Еще в первых статических моделях атомов Дж. Томсон располагал электроны слоями, чтобы таким способом объяснить периодичность эле- ментов в системе Менделеева. Бор из тех же соображений допустил, что на каждом квантованном уровне может находиться число электронов не больше их предельного для данного уровня значения. Лишь позднее Паули дал теоретическое обоснование этому пределу. 454 j
Глава XV. Новейшая революция в естествознании Создание Бором усовершенст- вованной модели атома явилось кульминационным пунктом пер- вого этапа «новейшей револю- ции в естествознании», который был связан, как увидим ниже, с выработкой электромагнитной картины мира. Вместе с тем дан- ная модель, как в фокусе, собрала все трудности и противоречия, ко- торые возникли на пути развития этой революции и обострились к концу ее первого этапа, все на- стойчивее требуя своего разреше- ния и преодоления. Естественно, что, изучая строе- ние атома, ученые в первую оче- редь сосредоточили главное вни- мание на его оболочке. Только при- мерно начиная с 30-х годов после относительного завершения изуче- ния атомной оболочки благодаря созданию квантовой механики вни- мание физиков переключилось на ядро атома с его трансмутациями. Но и до этого параллельно разра- ботке теории атомной оболочки Джеймс Клерк Максвелл (1831—1879 гг.) продолжались активные исследо- вания в области ядерной* физики. Они были направлены на поиски способов искусственного вызывания ядерных реакций, т.е. превращения эле- ментов. Главным центром этих исследований по-прежнему оставалась лабо- ратория Резерфорда. Ему удалось в 1919 г., бомбардируя альфа-частицами (других ядерных «снарядов» в его распоряжении еще не было) атомы ста- бильного элемента (азота), вызвать его искусственное превращение в ато- мы другого стабильного элемента (кислорода). Это был подлинный пере- ворот в ядерной физике. Здесь начиналась принципиально новая, исклю- чительно важная ступень научного развития: процессы, протекавшие только в естественных условиях и не поддававшиеся до тех пор никакому •физическому воздействию извне, удалось вызвать по нашему желанию, искусственно. Это был первый, основной шаг к решению задачи управле- ния ядерными процессами, который через 20 лет привел к началу практи- ческого создания ядерной энергетики. Независимо от личных намерений физиков, в том числе и самого Резер- форда, ядерные исследования стимулировались техническими, т. е. прак- тическими потребностями. Формула Е = тс2 свидетельствовала о том, что в небольшом по весу теле (в ядрах его атомов) содержится в «запертом виде» совершенно необъятное количество внутренней энергии и что по- этому нужно отыскать ключи, чтобы иметь возможность освободить эту «атомную энергию» и сделать ее используемой практически для чело- века. 455
Глава XV. Новейшая революция в естествознании Нилъс Хенрик Давид Бор (1885—1962 гг.) четверти XX в. начинается второй В 1920 г. Резерфорд высказал два замечательных предвидения, оправдавшиесяД2 лет спустя: 1) ес- ли допустить, что электрон, дви- гаясь в тесной близости от прото- на, практически нейтрализует свой и его заряды для всех внешних тел, то получится электроней- тральная частица с массой прото- на (образ будущего нейтрона); 2) если допустить, что электрон свя- жет сразу в тесную систему два протона, то получится тяжелое ядро водорода с удвоенной массой, но с зарядом одного протона (об- раз будущего дейтрона). Оба пред- сказания свидетельствовали, что такого рода выводы можно было делать, не отказываясь от призна- ния электрических свойств мате- рии в качестве фундаментальных. Работами Резерфорда, а глав- ное, созданием более усовершен- ствованной модели атома Бора, в сущности, завершается, как бы- ло сказано выше, первый этап «но- вейшей революции в естествозна- нии», в центре которого стояло представление об электрической теории материи. С конца первой ее этап, в центре которого стоит квантово-механическая и релятивистская концепция в физике; первые его признаки были отмечены в статье В. И. Ленина «О значении воинст- вующего материализма» (1922 г.). 4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ КАРТИНА МИРА. СВЯЗЬ НАУКИ С ТЕХНИКОЙ И ПРОИЗВОДСТВОМ Итак, в течение первого этапа «новейшей революции в естествознании» все яснее обнаруживалось, что в основе материи лежат не механические свойства, в частности связанные с механической массой, а более сложные свойства, свидетельствующие об электромагнитном характере материи, и что сама масса (например, у фотона и в значительной степени у электро- на) может иметь электромагнитное происхождение. По мере того как та- кие представления завоевывали признание, все быстрее рушилась старая, механическая картина мира и на ее место все увереннее становилась но- вая, электромагнитная его картина. В выработке новой физической кар- тины мира, синтетически связывающей все важнейшие достижения физи- ки и других естественных наук, сделанные на рубеже XIX и XX вв. и в 456
Глава XV. Новейшая революция в естествознании первые два десятилетия XX в., особенно ярко проявился творческий, кон- структивный характер «новейшей революции в естествознании». В книге «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин отмечал, ссылаясь на К. Снайдера, что «картина мира есть картина того, как мате- рия движется и как (/материя мыслит»» п. Согласно старой, механической картине мира материя двигалась в конечном счете по законам классиче- ской механики. Согласно новой, электромагнитной картине мира она двигаетсяпо законам электродинамики в сочетании с кв антовыми законами. Ещев1908 г.В. И. Ленин указывал на«ограничениемеханических законов движения одной только областью явлений природы и подчинение их более глубоким законам электромагнитных явлений...»11 12. В 1922 г. Нильс Бор разделил все «свойства элементов на два резко различных класса». К одному из них он отнес большинство обычных их свойств, в том числе все химические. «Эти свойства,— писал он,— зависят от движения электронной системы и типа изменений этого движения, которые вызываются различными внешними воздействиями... Движение электронной системы... определяется с большой точностью общим элек- трическим зарядом ядра» [4, с. 418]. Другой класс представляет, по Бору, радиоактивность, зависящую полностью от ядра. «Наши представления о строении атома,— заключал Бор,— дают, таким образом, непосредственное объяснение полного от- сутствия связи между двумя классами свойств элементов» [4, с. 418]. В доказательство этого Бор ссылался на изотопы одного элемента: химизм у них одинаков, хотя массы их ядер различны. Значит, химизм зависит только от электрического заряда ядра, но не от его массы. В дальнейшем, когда электромагнитная картина рухнула под влиянием новых открытий, оказалось, что химизм атома отчасти зависит и от массы ядра, а не только от его электрического заряда, и что Бор был неправ в своем резком разделении свойств элементов на два ничем якобы не свя- занных между собой класса. Но в начале20-х годов XX в. вера в истинность электромагнитной картины мира была настолько еще сильна, что все яв- ления природы, казалось бы, можно было свести в конечном счете к элек- тромагнитным. В пользу этого говорило прежде всего то, что три первые известные элементарные частицы (электрон, фотон и протон), из которых можно было построить все атомы и объяснить их свойства, а уж из атомов строить весь остальной мир, были электромагнитного происхождения. Они либо несли на себе электрический заряд (электрон и протон), либо представ- ляли собой «частицы» электромагнитного поля, или света (фотоны). Вся химия с ее учением о валентности и химических реакциях опира- лась теперь на представление об электронной структуре атома (прежде всего наружной части его оболочки). В основе вещества видели электри- ческие процессы, а вся новая физическая картина мира, казалось бы, прочно базировалась на электрической теории материи. В. И. Ленин, отвергая механическую картину мира как явно несостоя- тельную и устаревшую и говоря об электромагнитной его картине, фак- тически предвидел возможность смены и этой последней еще какой-то 11 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 375. 12 Там же, с. 276. 457
Глава XV. Новейшая революция в естествознании другой. Он писал, что материализм никогда не утверждал «обязательно „механическую", а не электромагнитную, не какую-нибудь еще неизме- римо более сложную картину мира, как движущейся материи»13. Отсюда следовало, что нельзя абсолютизировать ни одну из физиче- ских картин мира. Выработка новой картины мира является венцом каждого этапа «но- вейшей революции в естествознании». Собственно говоря, смена картин мира и составляет главное содержание той научной революции, которая совершается на протяжении более или менее длительного времени. Весь .этот процесс может складываться из ряда более частных («местных») революций, во время которых вырабатываются отдельные элементы бу- дущей картины мира, после чего все эти элементы суммируются, склады- ваются воедино в отдельную систему воззрений на мир, на природу; Кроме чисто познавательной стороны во всякой научной революции «есть и практическая сторона, выражающая направленность научного познания на удовлетворение в конечном счете технических и вообще про- изводственных потребностей общества. Например, в исследованиях Ре- зерфорда, его сотрудников и учеников можно увидеть первые предпосыл- ки будущей научно-технической революции: наличие опережающего развития науки по сравнению с практикой, техникой, производством. Для того чтобы иметь возможность на практике использовать какие-либо новые силы или новые вещества природы, неизвестные дотоле человеку, необходимо сначала раскрыть и познать их свойства, их природу, законы, которым они подчиняются, с тем, чтобы затем, опираясь на эти научные знания, использовать их в производстве, в практике через техническое освоение добытых знаний. Поэтому, хотя сам Резерфорд и его коллеги думали только о науке, о познании неизведанной еще области физических явлений как таковых, о поиске истины ради нее самой, объективно эти физики прокладывали путь к практическому освоению «атомной энергии». Говоря о связи пауки с практикой, с производством, с народным хо- зяйством, следует различать две вещи: то, что наука уже сейчас, непо- средственно может дать практике в виде конкретных научных открытий, научных рекомендаций, которые могут быть сразу же реализованы на деле, и то, что наука способна еще дать в будущем — скором или более отдаленном, что она пока еще только изучает, уже обнаружив скрытую новую возможную производительную силу, но еще недостаточно выявлен- ную, проверенную в теории и в эксперименте, как зто было с атомной энергией вплоть до конца 30-х годов, когда было открыто деление тя- желого ядра (урана). Поэтому, несмотря на блестящие перспективы, раскрываемые наукой в началеХХ в., да и практически в течение почти всей его первой половины, главное внимание науки, техники и производства было обращено на воз- можно более полное освоение и использование электричества в качестве новейшей по тому времени и самой мощной, универсально действующей производительной силы. Отсюда высшим идеалом технико-экономического и культурного развития общества был план электрификации всей страны. Такую идею Ленин последовательно выдвигал в 1913 г. (в статье «Одна из великих побед техники»), в 1918 г. (в «Наброске плана научно-техниче- 13 Там же, с. 296. 458
Глава XV, Новейшая революция в естествознании ских работ»), позднее — в 1920 г. при разработке плана ГОЭЛРО и в дру- гих своих работах, в которых освещалась и обосновывалась идея электри- фикации нашей страны. 'Электромагнитная картина мира, выработанная в области научной идеологии и мировоззрения на основании данных физики и всего естество- знания, органически сочеталась с устремлением к наиболее полному и широкому использованию электричества в практической жизни, в про- мышленном производстве (динамомашины, гидроэлектростанции, электро- металлургия), в сельском хозяйстве, в транспорте (электропоезда), в связи {телефон, телеграф, а главное радио, основанное на техническом исполь- зовании электромагнитных волн), в жизни городов и в быту (электро- освещение, электроотопление), в медицине и других областях человече- ской деятельности. Во всех этих областях наука об электричестве прямо и непосредственно содействовала практическому применению электриче- ства для нужд человека. Так на деле осуществлялось в данной области положениеМаркса о все более полном превращении науки в непосредствен- ную производительную силу современного общества.
Глава XVI ИТОГИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ В КАНУН ОБЩЕГО КРИЗИСА КАПИТАЛИЗМА В период с 70-х годов XIX в. до 1917 г. были сделаны важные научные открытия и изобретения; интенсивно развивалась крупная капиталисти- ческая промышленность, начала распространяться система машин в раз- ных сферах производства. В. И. Ленин открыл закон развития техники при капитализме, согласно которому«если техника неизменяется, то дальнейшееприложениекапитала является невозможным или возможным в узких пределах»1. Действие этого закона усилилось и в определенной степени модифицировалось в рас- сматриваемый период в связи с тем, что в это время капитализм вступил в новую ступень своего развития, которая характеризовалась упадком и загниванием буржуазного общества. В 70-е годы прошлого века в капиталистическом мире свободная кон- куренция стала заменяться монополиями и в начале XX в. капитализм перешел в свою последнюю стадию — империализм. Этот социально-исто- рический процесс не мог не отразиться на развитии техники, которая, в свою очередь, влияла на него- • 'Империализму свойственна неравномерность развития отдельных стран. Часто многие новые технические изобретения и научные открытия быстрее применяли в тех странах, в которых новые отрасли промышлен- ности или еще отсутствовали, или находились в зачаточном состоянии. В результате в этих странах новые отрасли промышленности создавались на значительно более высоком техническом уровне. Большое экономиче- ское значение таких отраслей приводило к тому, что ранее отсталые страны быстро обгоняли промышленно развитые государства. Такую роль сыграли, например, открытия в области химии и изобретения в химической техноло- гии в Германии в конце XIX — начале XX в. Этот процесс обострял не' равномерность развития отдельных стран при империализме. Другой технической причиной усиления неравномерности развития стран в эпоху империализма является открытие новых месторождений полезных ископаемых. Для финансового капитала имеют значение не только уже открытые, но и возможные источники сырья, так как при быстро развивающейся технике «земли, непригодные сегодня, могут быть сделаны завтра пригодными, если будут найдены новые приемы (а для этого круп- ный банк может снарядить особую экспедицию инженеров, агрономов и пр.), если будут произведены большие затраты капитала. То же относится к раз- ведкам относительно минеральных богатств, к новым способам обработки и утилизации тех или иных сырых материалов и пр. и т. п.» 1 2 1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 7, с. 115. 2 Там же, т. 27, с. 381. 460
Глава XVI. Итоги развития техники Неравномерность развития стран при капитализме и особенно в эпоху империализма относится также и к технике. Технические изобретения появляются в большем количестве то в одной, то в другой стране. Однако следует иметь в виду, что данная страна может стать развитой в техниче- ском отношении, ее промышленность оборудуется совершенными техни- ческими средствами и начинает выпускать первоклассные образцы машин, станков, агрегатов, приборов и т. д., необязательно на основе изобретений, сделанных в этой стране. Техническое развитие страны и техническое твор- чество народа — не одно и то же. Последнее зависит от социальных и исто- рических условий. История техники рассматриваемого периода свидетельствует об ее интернациональном характере. В ее развитие внесли вклад представители разных народов. В этом отношении характерны изобретения самолета, радио, телефона, кинематографа. То же самое можно сказать о решении проблемы передачи электроэнергии на большое расстояние, создании новых способов получения стали и других крупных технических дости- жениях, которые были сделаны в период с 70-х годов XIX в. до 1917 г. Книга, с которой ознакомился читатель, посвящена очень важному периоду развития техники. Именно в это время шло укрупнение машин- но-фабричного производства, основой которого является развитая си- стема рабочих машин, приводимая в действие уже не только паровым, но и электрическим двигателем. К. Маркс и Ф. Энгельс отводили большую роль электрической энергии в истории общества. Еще в 1850 г., когда К. Маркс увидел первую модель поезда, приводимого в движение электрическим двигателем, он в беседе с В. Либкнехтом сказал: «царствование его величества пара... окончилось; на его место станет неизмеримо более революционная сила — электри- ческая искра». И далее: «теперь задача разрешена, и последствия этого факта не поддаются учету. Необходимым следствием экономической ре- волюции будет революция политическая, так как вторая является лишь выражением первой»3.Поэтому главным событием в истории техники этого периода является становление и первые шаги в развитии техники электро- энергетики и электропромышленности, этого «троянского коня, которого буржуазное общество в самоубийственном ослеплении, ликуя, как некогда троянцы и троянки, вводило в свой Илион и который нес ему с собой верную гибель»4. Замена паровых машин электродвигателями внесла принципиальные изменения в функционирование всей системы машин. Если раньше паро- вой котел как установка для создания рабочего теплоносителя энергии был связан с паровой машиной, преобразующей тепловую энергию в ме- ханическую, которая передавалась при помощи передаточного механизма комбинированной рабочей машине, то теперь электромотор (который пре- образует электрическую энергию в механическую) связывается с отдельно взятой рабочей машиной или их группой. Передаточный механизм рас- падается на ограниченные отрезки, непосредственно связанные с от- дельными рабочими машинами. Развитая система машин превращается в совокупность отдельных машинных устройств, а в производстве в целом 3 Либкнехт В. Из воспоминаний о Марксе. М., 1958, с. 6. 4 Там же, с. 7. 461
Глава XVI. Итоги развития техники участвует не только комбинированная рабочая машина, но и комбини- рованные машина-двигатель и передаточный механизм. гОбразование развитой системы машин на базе электродвигателя по- требовало новых методов управления машинами и средств контроля производственного процесса. Для более действенного контроля за работой машины были предложены различные приборы, изготовление которых породило приборостроение как отрасль производства. Бурное развитие приборов для производственных нужд является еще одной особенностью технического прогресса данного периода. На примере истории приборо- строения наиболее полно можно проследить действие одного из важных законов развития техники: зарождение элементов будущей техники всегда происходит в недрах старой техники. Всеобщий закон, писал К. Маркс, «состоит в том, что материальная возможность последующей формы [производства] — как технологические условия, так и соответствующая им экономическая структура предприя- тия — создается в рамках предшествующей формы»5. Чем ближе подходит человечество к новой форме, тем ее элементы получают большее развитие и возникают материальные условия для перехода к этой форме. Действительно, до последней трети XIX в. были созданы различные приборы, которые могли позволить революционизировать производство. Однако они тогда широко не применялись, так как для этого еще не было социально-экономических условий. При империализме возникают элементы электроники и других тех- нических средств, которые позволяли автоматизировать производство. К этому периоду относятся открытие фотоэлектронного эффекта и создание фотоэлементов, изобретение электронных ламп и получение в 1911 г. Б. Л. Розингом простейшего телевизионного изображения. В конце XIX — начале XX в. возникли и другие элементы этой техники, напри- мер, механические вычислительные машины (суммирующая машина П. Л. Чебышева, машина для интегрирования А. Н. Крылова и др.), зародились принципы записи на пленку звуковых и других колебаний, которые затем были использованы в программирующих устройствах, «системах памяти» и других приборах, выполняющих в производстве логические функции. В области транспортного двигателестроения4 была изобретена П. Д. Кузьминским газовая турбина. Возникли также элементы косми- ческой науки и техники. Это проекты ракетных двигателей, работы К. Э. Циолковского: «Свободное пространство», а также «Исследование мирового пространства реактивными приборами» и другие. Характерной социальной особенностью развитой системы машин было возникновение таких явлений, как тейлоризм и фордизм. К. Маркс показал, что одной из существеннейших особенностей капиталистического машинного производства с системой машин является подчинение рабочего машине в техническом отношении и превращение его в живой при- даток машины. Система Тейлора, как показал В. И. Ленин, полностью подчинила рабочего машине, обеспечила получение максимальных при- былей капиталистам. Она стала «научной» системой выжимания пота из производителей. 6 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 47, с. 461. 462
Глава XVI. Итоги развития техники Уже в капиталистическом машинном производстве конца XVIII — первой половины XIX в. «впервые возникают такие практические пробле- мы, которые могут быть разрешены лишь научным путем»6, и «проблема выполнения каждого частичного процесса и соединения различных ча- стичных процессов разрешается посредством технического применения механики, химии и т. д.» 7 Однако до рассматриваемого периода (в некото- рых отраслях несколько раньше, а в других — позже) не были разработа- ны методы использования достижений естественных наук в производстве. Эти методы создаются в основном в конце XIX в. и составляют основное содержание технических наук. Новейшая революция в естествознании, которая произошла на рубеже XIX—XX вв., стала необходимой предпосылкой развития науки и техники в XX в. Крупнейшие открытия, главным образом в физике, позволили создать новую физическую картину мира. В. И. Ленин вскрыл сущность империализма как последней стадии капитализма, на которой создаются все объективные предпосылки осу- ществления социализма. В. И. Ленин показал, что империализм пред- ставляет собой «умирающий капитализм, переходный к социализму...»8, мировая капиталистическая система в целом экономически созрела для перехода к социализму, и империализм есть «канун социальной револю- ции пролетариата»9 10 11. При империализме как экономическая структура, так и технические условия производства уже созревают для перехода к новой социально- экономической формации. Такой экономической структурой являются монополии. В. И. Ленин писал: «...смена свободной конкуренции монопо- листическим капитализмом; и подготовка банками, а равно союзами ка- питалистов, аппарата для общественного регулирования процесса произ- водства и распределения продуктов... делает из достигнутой ныне ступени развития капитализма эру пролетарской, социалистической революции»16. Монополии усиливают общественный характер производства, национали- зация которого возможна после социалистической революции. В. И. Ленин показал, что при империализме возникают и развивают- ся также и материально-технические условия, необходимые для строи- тельства социализма. «Техника капитализма,— писал В. И. Ленин в 1913 г.,- с каждым днем все более и более перерастает те общественные условия, которые осуждают трудящихся на наемное рабство»11. Первым и наиболее важным из таких условий было использование электричества. Элеме,гты электрификации возникают в период, который рассмотрен в книге. , При империализме развивается и химическая промышленность, возникают условия химизации производства и получения искусственных материалов с заранее заданными свойствами. В конце XIX — начале XX в. были разработаны способы получения искусственного волокна — шелка, искусственного ализарина, пластических масс, решалась проблема 6 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 47, с. 554. 7 Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 23, с. 391. 8 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 30, с. 165. 9 Там же, т. 27, с. 308. 10 Там же, т. 32, с. 139—140. 11 Там же, т. 23, с. 95. 463
Глава XVI. Итоги развития техники синтеза органических красителей, были заложены основы тяжелого ор- ганического синтеза, реакции полимеризации, которые имеют большое значение для получения искусственного каучука и других веществ. Для империализма конца XIX — начала XX в. характерно окончание территориального раздела мира крупнейшими капиталистическими дер- жавами. «Мир впервые оказался уже поделенным,— писал В. И. Ленин,___ так что дальше предстоят лишь переделы» 12. Это послужило причиной неслыханной гонки вооружения с конца XIX в. и в первой мировой войне. Следствием гонки вооружений является бурное развитие всех отраслей военной техники. Появляются крупные изобретения, имеющие целью усовершенствовать средства массового уничтожения людей и материальных ценностей. Первая мировая война дала толчок развитию самолетостроения, ме- таллургии, ее потребности обусловили появление ряда технических изо- бретений. Однако однобокость развития техники, разрушения и бедствия, которые приносят войны, ни в коем случае не дают основания говорить о прогрессивном значении военной техники. Мировая война 1914— 1918 гг. была первой «технической войной». Война потребовала напряжения всех экономических сил, организации централизованного учета и распределе- ния важнейших продуктов, вызвала нарушение принципа ничем не огра- ниченного частного предпринимательства и сделала необходимым вмеша- тельство государства в отдельные звенья экономической жизни страны. Тем самым она способствовала перерастанию монополистического капи- тализма в государственно-монополистический. «Диалектика истории именно такова,— писал В. И. Ленин,— что война, необычайно ускорив превращение монополистического капитализма в государственно-монополистический капитализм, m е м с а м'ы м необы- чайно приблизила человечество к социализму»13. Сущностью государственно-монополистического капитализма является соединение сил капитализма и государства в один механизм. Первая мировая война была одной из причин возникновения непо- средственной революционной ситуации в России и в некоторых других странах (Венгрия, Германия). В России сложились условия для победы социалистической революции, произошел прорыв мирового империалисти- ческого фронта в наиболее слабом его звене. В то же время в России, преимущественно в сельском хозяйстве, су- ществовал капитализм в его первоначальных товарно-хозяйственных фор- мах. Россия была отсталой в экономическом и социальном отношениях страной, но эта отсталость, как указывал В. И. Ленин, «своеобразно слила пролетарскую революцию против буржуазии с крестьянской революцией против помещиков» 14. В России в 1917 г. возникла революционная ситуация. Экономическая и политическая борьба между трудом и капиталом приняла острейшие формы, разрасталось крестьянское восстание и национально-освободи- тельное движение угнетенных нерусских народов. Как ни в какой другой стране, в России имелась большая революционная сила в лице сознатель- 12 Там же, т. 27, с. 374. 43 Там же, т. 34, с. 193. 44 Там же, т. 38, с. 306. 464
Глава XVI. Итоги развития техники лого и организованного пролетариата, руководимого самой революцион- ной, опирающейся на научную теорию, созданной В. И. Лениным партией нового типа, являющейся высшим воплощением «неразрывного единства революционной теории и революционной практики»18. В России, писал В. II. Ленин, «классовая борьба против капитала не- избежно должна принять форму политического господства пролетариата и полупролетариев»18. Октябрьская революция была результатом кризиса мировой капита- листической системы, и в частности кризиса русского капитализма. Война обострила все противоречия капитализма и вывела их наружу. Она обрушила на народные массы беды и лишения и тем способствовала росту их революционной сознательности. Перед Россией же она постави- ла вопрос: «либо гибель, либо революция против капиталистов»17. «...Вой- на,— указывал В. И. Ленин,— за три года подтащила нас вперед лет на тридцать»18. Война способствовала развитию русского капитализма и прогрессирующему нарастанию всех его противоречий. Она расшатала устои капитализма. Война вызвала в России дезорганизацию хозяйствен- ной жизни раньше и в большей степени, чем в других странах. Тяготы войны для трудящихся масс были здесь особенно нетерпимыми. Великая Октябрьская социалистическая революция в России корен- ным образом изменила социально-политические условия, положила на- чало переходу от капитализма к социализму. С этого времени техника стала развиваться и использоваться по-ино- му? при капитализме она служила получению максимальных прибылей и усилению эксплуатации трудящихся, а при социализме ее целью стало все более полное удовлетворение постоянно растущих материальных и культурных потребностей трудящихся. 18 Брежнев Л. И. Ленинским курсом. М., 1973, т. 2, с. 554. и Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 32, с. 28. 17 Там же, с. 31. 18 Там же, т. 34, с. 113. 33 Заказ № 727
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА К главе I 1. Зворыкин А. А., ОсъмоваН.И., Чер- нышев В. И., Шухардин С. В. Исто- рия техники. М.: Соцэкгиз, 1962. 772 с. 2. Кудрявцев П. С., Конфедератов И. Я. История физики и техники. М.: Учпедгиз, 1960. 507 с. 3. Кроссер П. Диалектика военной тех- ники н ее последствия. М.: Прогресс, 1975. 324 с. 4. Шухардин С. В., Пархоменко А . А. Техника,— В кн.: БСЭ. 3-е изд., 1976, т. 25, с. 522—525. 5. Шухардин С. В. История науки и техники. М.: МГИАИ, 1976. Ч. 2. 168 с. 6. Кирпичев В. Л. Машиностроение в России. СПб., 1884. 31 с. 7. Айзенштадт Л, А.,Чихачев С. А. Очерки по истории станкостроения СССР. М.: Машгиз, 1957. 527 с. 8. Гюлле Ф. Станки. М.: Гостехнздат. Т. 1. 1926. 136 с.; 1927. Т. 2. 128 с. 9. Данилевский В. В. Очерки истории техники XVIII—XIX веков. М.; Л.: Соцэкгиз, 1934. 356 с. 10. Гавриленко А. П. Механическая тех- нология металлов. М.: Гостехнздат, 1925. 552 с. 11. Хюлле Е. Быстрорежущая сталь и быстрообрабатывающие станки.— Зап. Рус. техн, о-ва, 1910, № 1, с. 28—63. 12. Тейлор Ф. Искусство резать металлы. СПб., 1909. 357 с. 13. Тиме И. А. Основы машиностроения. СПб., Т. 1. Вып. 1, 1883 . 458 с.; Т. 1. Вып. 2, 1884. 488 с.; Т. 2, 1885. 484 с. 14. Тейлор Ф. Научные основы организа- ции промышленных предприятий. СПб., 1912. 119 с. 15. Белькинд Л. Д., Конфедератов И. Я., Шнейберг Я. А . История техники. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1956. 491 с. 16. Белькинд Л. Д., Веселовский О. Н., Конфедератов И. Я., Шнейберг Я. А. История энергетической техники. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1960. 664 с. 17. Уварова Л. И. Развитие средств пе- редачи механической энергии: (До- электрический период). М.: Изд-во АН СССР, 1960. 195 с. 18. Гатцук А.Д. Курс механической технологии. СПб., 1900. 439 с. 19. Милонов Ю. К. Развитие текстильных машин. М.: Гостехнздат, 1929. 242 с. 20. Цейтлин Е. А. Очерки истории тек- стильной техники. М.; Л.: Гостехиз- дат, 1940. 462 с. 21. Техника в ее историческом развитии (от появления ручных орудий труда до становления техники машинно- фабричного производства). М.: Нау- ка, 1979. 412 с. 22. Форд Г. Сегодня и завтра. М.; Л.- Время, 1927. 216 с. 23. Рабчинский И. В. Принципы Форда. М.: Гостехнздат, 1925. 24 с. 24. Боголюбов А . Н. Теория механизмов; и машин в историческом развитии* ее идей. М.: Наука, 1976. 466 с. 25. Мандрыка А . П. Взаимосвязь меха- ники и техники. Л.: Наука, 1975. 323 с. 26. Уварова Л. И. Научный прогресс и разработка технических средств. М.: Наука, 1973. 273 с. 27. Пархоменко А . А ., Владимиров О. А. и др. Машиноведение. Технология производства машин.— В кн.: БСЭ. 3-е изд., 1977, т. 24, кн. 2, с. 353— 359. 28. Кирпичев В. Л. Вышнеградский как профессор и ученый. СПб., 1895. 20 с. 29. Жуковский Н. Е. Аналитическая ме- ханика, теория регулирования, при- кладная механика. М.; Л.: Оборон- гнз, 1939. 478 с. 30. Сидоров А. И. Очерки по истории техники. М.: Гостехнздат. Вып. 1г 1925. 62 с.; Вып. 2, 1928. 63 с. К главе II 1. Кудрявцев П. С. История физики. М.Г Учпедгиз, 1956. Т. 2. 487 с. 2. Конфедератов И. Я. Теплотехника.— В кн.: БСЭ. 2-е изд., 1956, т. 42, с. 282—286. 3. Белькинд Л. Д., Веселовский О. И., Конфедератов И. Я., Шнейберг Я. А. История энергетической техники. М.1 Л.: Госэнергоиздат, 1960. 664 с. 465
Использованная литература Ь. Уварова Л. И. Развитие средств пере- дачи механической энергии: (Ди- электрический период). М.: Изд-во АН СССР, 1960. 195 с. 5. Конфедератов И. Я. История тепло- энергетики. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1954. 316 с. 6. Фарадей М. О некоторых новых элект- ромагнитных движениях и о теории магнетизма.— В кн.: Электродвига- тель в его гсторлчсском развитии: Док. п материалы/Под р<д. акад- В. Ф vmn вича М : Л.: Изд-во АН СССР, 1936, с. 1—34. Ы 7. Ленц Э. X. Об опр дсленгп направ- ления гальванических токов, возбуж- даемых электродинамической индук- цией,— Избр. труды. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1950, с. 147—157. 8. Цверава Г. К. Аньош Йедлик, 1800— 1895. Л.: Наука, 1972. 88 с. 9. Гусев С. А. Очерки по истории разви- тия электрических машин. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1955. 216 с. 10. Новая электромагнитная машина, изобретенная аббатом Сальватором даль Негро.— В кн.: Электродвига- тель в его историческом развитии: Док. и материалы/Под ред. акад. В. Ф. Мпткевпча. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1936, с. 117—131. 11. Якоби Б. С. О применении электро- магнетизма для приведения в движе- ние машин.— Там же, с. 148—180. 12. Бочарова М. Д. Электротехнические работы Б. С. Якоби. М.; Л.: Госэнер- гоиздат, 1959. 232 с. 13. Soulard R. Histoire de la machine. Lausanne, 1964. 14. Dunsleaath P. A history of electrical engineering. L., 1962. 15. Якоби Б. С. О магнитно-электриче- ских машинах.— В кн.: Дпнамома- шина в ее историческом развитии: Док. и материалы/Под ред. акад. В. Ф. Миткевича. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1934, с. 112—126. 16. Белькинд Л. Д., Веселовский О. Я., Шнейберг Я. А. Развитие электротех- ники до конца XIX в.— В кн.: Ис- тория энергетической техники СССР. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1957, т. 2, с. 17-68. 17. Петров В. В. Известия о гальвани- вольтовских опытах, которые произ- водил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипа- че баттареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся при Санкт-Петербург- ской медико-хирургической акаде- мии. СПб., 1803. 194 с. 18. Зворыкин А . А ., Осьмова Я. И.. Чер- нышев В. И., Шухардин С. В. Исто- рия техники. М.: Соцэкгиз, 1962. 772 с. 19. Шнейберг Я. А . Михаил Матвеевич Боресков (1829—1898). М.; Л.: Гос- энергоиздат, 1951. 147 с. 20. Hospitaller Е. Les principles applica- tions de 1’electricite. P., 1884. 21. Иванов А. Я. Электрические лампы и их изготовление. Пг.: Науч, хнм.- техн. изд-во, 1923. 388 с. 22. Fontaine И. Die electrische Beleuch- tung. Wien, 1880. 23. Белькинд Л. Д. Павел Николаевич Яблочков. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1950. 380 с. 24. Давыдова Л. Г. Электротехника и электроэнергетика.— В кн.: Очерки истории техники в России (1861 — 1917). М.: Наука, 1973, с. 213—293. 25. ЛачиновД.А. Электромеханическая работа и элементарная теория элект- рических двигателей (динамоэлектри- ческих машин).— Электричество, 1880, № 1, с. 1. 26. Депре М. О коэффициенте полезного действия электрических двигателей и об измерении количества энергии в электрической цепи.— В кн.: Элект- родвигатель в его историческом раз- витии: Док. и материалы/Под ред. акад. В. Ф. Миткевича. М.; Л.: Изд- во АН СССР, 1936, с. 608—610. 27. Кузнецов Б. Г. История энергетиче- ской техники. М.; Л.: ОНТИ. Гл. ред. энерг. лит., 1937. 312 с. 28. Веселовский О. Я. Михаил Осипович Доливо-Добровольский. М.; Л.: Гос- энергоиздат, 1958. 272 с. 29. Arnold G. Bilder ans der Geschichte der Kraftmaschinen. Miinchen, 1968. 30. Белькинд Л. Д. Томас Альва Эдисон. М.: Наука, 1964. 327 с. 31. ЧиколевВ.Н. Дифференциальные лампы В. Н. Чиколева.— Электри- чество, 1880, № 3, с. 52. 32. Применение электродвигателей к дей- ствию машин для тиснения материй.— Там же, 1894, № 15, с. 220. 33. Wille A. Die Elektrizitat, ihre Erzeu- gung und ihre Anwendung in Industrie und Gewerbe. Leipzig, 1893. 640 S. 34. Гусев С. А. Первая промышленная ус- тановка трехфазного тока в России.— Труды по истории техники, 1953, вып. 6, с. 74. 35. Белькинд Л. Д. Чарлз Протеус Штейнмец. М.: Наука, 1965. 223 с. 36. Доливо-Добровольский М. О. Совре- менное развитие техники трехфазного тока.— В кн.: Труды I В серое, элект- 467
Использованная литература ротехн. съезда. СПб., 1901, т. 2, с. 1—30. 37. Давыдова Л. Г. Использование элект- рической энергии в промышленности России. М.: Наука, 1966. 196 с. 38. Moissan Я. Le four electrique. Р., 1897. 39. НетушилА. В., Радунский Л. Д., Свенчагский А. Д. Промышленные электротермические установки.— В кн.: История энергетической техники СССР. М.; Л.: Госэнергопздат, 1957, с. 460—494. 40. Сибилев А. В. Электрические печи. М. и др.: ОНТИ. Гл. ред. лит. по цв. металлургии, 1934. 739 с. К главе III 1. Белъкинд Л. Д., Веселовский О. Н.< Конфедератов И. Я., Ш нейберг Я. А. История энергетической техники. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1960. 664 с. 2. Niethammer Р. Moderne Gesichtspunk- te fiir den Entwurf elektrischer Mas- hchinen und Apparate. Miinchen; Ber- lin, 1903. Ы 3. Шведер Г. Я. Сравнение электриче- ского одиночного и электрического группового привода с механической трансмиссией на заводах с точки зре- ния их экономичности.— В кн.: Тру- ды I Всерос. электротехн. съезда. СПб., 1901, т. 3, с. 181—205. 4. Meyer G. Maschinen und Apparate der Starkstromtechnik. Leipzig, 1912. 5. Давыдова Л. Г. Использование элект- рической энергии в промышленности России. М.: Наука, 1966. 196 с. 6. Давыдова Л. Г. Из истории электри- фикации силовых процессов в про- мышленности СССР.— Труды Ин-та истории естествознания и техники АН СССР, 1962, т. 44. История энер- гетики, электротехники и связи, с. 116—160. 7. Беккер К. Тугоплавкие соединения и их использование в технике. М.; Л.: ОНТИ. Гл. ред. лит. по цв. ме- таллургии, 1936. 246 с. 8. Чарновский Я. Ф. Организация про- мышленных предприятий по обработ- ке металлов. М.: Моск. науч, изд-во, 1919. 428 с. 9. Schwaiger A. Geschichte des Dreh- stroms.— Techn. Gesch., 1939, Bd. 28. 10. Кржижановский Г. M., Стеклов В. Ю. Электрификация. — В кн.: БСЭ. 2-е изд., 1957, т. 48, с. 444. 11. Цверава Г. К. Никола Тесла. Л.: Наука, 1974. 212 с. 12. Осадчий Я. Л. Исторический очерк развития передачи электрической энергии на расстояние. М.; Л.: Энер- гия, 1964. 96 с. 13. Вульф А . Электроснабжение Петро- града.— Электричество, 1922, № 1, с. 4. 14. Соколова А., Моисеенко-Великая Е. Обзор современных высоковольтных передач.— Там же, 1912, К» 20, с. 600—607. 15. Каменский М. Д. Передача электри- ческой энергии и ее использование в Швеции и Норвегии.— Там же, № 3, с. 89. 16. Бланкэнорн Г. Развитие электрифи- кации в Великобритании.— В кн.: Экономическая и социальная роль электрификации. М.: Госплан СССР, 1927, с. 26—39. ’ 17. Duns\\eath Р. A history of elektrical 2 power engineering. Cambridge, 1969. 18. Классон P. Электрическая передача силы трехфазными токами на Охтин- • ском пороховом заводе близ С.-Пе- тербурга. — Электричество, 1895, № 19, с. 257. , 19. Vogelsand МSpringer Е. У. Die ges- chichliche Entwicklung der Hochspan- nungsschalttechnik. B., 1931. j 20. Смуров A . A . Электротехника высоко- ' го напряжения и передача энергии. ; М.; Л.: Гостехиздат, 1931. Т. 1. Электрическое поле и передача энер- гии. 768 с. 21. Thury R. Kraftiibertragung auf grofe Entfernung durch hochgespannten Gleichstrom.— Elektrotechn. Zeitschr., 1930, H. 4, S. 114. 22. Смуров A . A . Электротехника высо- кого напряжения и передача энергии. М.; Л.: Гостехиздат, 1935. Т. 2. Электрические измерения, изоляцион- ные материалы, кабели и трансформа- торы. 536 с. 23. Трамбицкий А. В. Успехи в построй- ; ке высоковольтных трансформаторов большой мощности.— Изв. Ленингр. гос. электротехн. треста, 1924, № 3, с. 54—58. 24. Гусев С. А. Очерки по истории раз- вития выключателей переменного то- ка. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1958. 287 с. 25. Давыдова Л. Г. Средства защиты от электрических перенапряжений: Ис- торический очерк. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 94 с. 26. Веселовский О. Я. Михаил Осипович Доливо-Добровольский. М.; Л.: Гос- энергоиздат, 1958. 272 с. 27. Развитие электротехники в СССР/\ Под ред. А. Г. Иосифьяна. М.: ЦИНТИ, 1962. 388 с. 468
Использованная литература 28. Войнаровский П. Д. Теория электри- ческого кабеля. СПб., 1912. 200 с. 29. Baur К. Das elektrische Kabel. В., 1903. 30. Миткевич В. Явление тихого разря- да в высоковольтных воздушных ли- ниях передачи, —Электричество, 1910, № 7, с. 185—200. 31 Benischke G. Die Schutzvorrichtungen der Starkstromtechnik gegen atmo- spharischen Entladungen, Braunsch- weig, 1911. 32. Garrard Ch. C. Der elektrolitische Blitzableiter.—Elektrotechn.Ze tschr., 1907, H. 26. 33. Веников В. А., Грудинский П. Г., Дмоховская Л. Ф. и др. Электроснаб- жение в России до Великой Октябрь- ской социалистической революции.— В кн.: История энергетической техни- ки СССР. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1957, т. 2, с. 103—113. 34. Histoire des sources inergie. P., 1966. 35. Конфедератов И. Я. Теплотехника, теплоэнергетика и теплопспользова- ние.— В кн.: Очерки истории тех- ники в России (1861—1917). М.: На- ука, 1973, с. 213—247. 36. Arnold G. Bilder ans der Geschichte der Kraftmaschinen. Munchen, 1968. 37. Кузнецов Б. Г. История энергетиче- ской техники. М.; Л.: ОНТИ. Гл. ред. энерг. лит., 1937. 312 с. 38. Я ест.'рук Ф. Я. Гидросооружения и гидротурбины.— В кн.: Очерки исто- рии техники в России (1861—1917). М.: Наука, 1973, с. 196—212. 39. Muller W. Die Francis — Turbin und die Entwicklung des modernen Tur- bienenbaues. Hannover, 1901. 40. Ковалев H. H., Квятковский В. С. Гидротурбиностроение в СССР. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1957. 152 с. 41. Кудрявцев П. С., Конфедератов И. Я. История физики и техники. М.: Уч- педгиз, 1960. 507 с. К главе IV 1. Лисичкин С. М. Энергетические ре- - сурсы и нефтегазовая промышлен- ность мира. М.: Недра, 1974. 406 с. 2. Описание Донецкого бассейна. Ека- теринослав, 1914. Т. 1. Вып. 1. 530 с. 3. Ржига Ф. Основы устройства буриль- ных машин.— Журн. М-ва путей со- общения. СПб.. 1887, № 3. с. 39—52. 4. Горное дело: Энцикл. справочник. М.: Углетехиздат, 1958, т. 4. с. 9—И. 5. Де ЖенняА. Механическая добыча каменного угля в Соединенных шта- тах.— Горн, журн., 1901. т. 4, № 11, с. 143—163. 6. Скочинский А . А. Современные уголь- ные рудники Америки и Великобри- тании п проблема механизации про- изводства на рудниках Донбасса. Л.: Донуголь, 1925. 191 с. 7. McCann J. The development of the coalcutter.— Mining Electr. Eng 1940, vol. 20, N 235, p. 288—291. ’’ 8. PieneerA. Coal-cutting machine.— Colliery Guard., 1930, vol. 140, N 3605, p. 422—426. 9. Немчинов В. П. Ранний период разви- тия врубовых машин.— В кн.: Во- просы истории естествознания и тех- ники. М.: Изд-во АН СССР, 1960, вып. 9, с. 143—149. 10. Чинакал Н. А. К вопросу о примене- нии врубовых машин в Донепком бас- сейне.— Южн. инженер, 1917, А'» 1, с. 10—19; .V 2/3, с. 30-42; № 4, с. 67—74; А: 5, с. 103—109. 11. Описание Донецкого бассейна. Ека- терппослав, 1915. Т. 2. Вып. 2, 529 с. 12. Ратъкина А . П. Новые материалы из истории горнопроходческих машин.— В кн.: Вопросы истории естествозна- ния и техники. М.: Изд-во АН СССР, 1963, вып. 15, с. 128—132. 13. Архангельский А . С. Проходческие комбайны. М.: Углетехиздат, 1956. 176 с. 14. Архангельский А. С. Планетарный проходческий комбайн. М.; Углетех- издат, 1950. 63 с. 15. Дюпре Л. Американский горный ком- байн «Гудмен-500». М.: Углетехиздат, 1956. 22 с. 16. Mining Congress Journal, 1949, vol. 35, N 1, p. 32-34. 17. Добров Г. M. История советских уг- ледобывающих комбайнов. М.: Уг- летехиздат, 1958. 280 с. 18. Землечерпание.— Энцикл. словарг Гранат. 7-е изд., 1914, т. 21, с. 184— 185. 19. Яцких В. Г. Комбайны в каменно угольной промышленности. Харьков Киев: ГОНТИ Украины, 1935. 247 с 20. Белецкий И. Я. Угольные комбайны М.: Госгорпздат, 1933. 104 с. 21. Coal Age, May 13, 1926, vol. 29, N 19 p. 667—670. 22. Тиме И. A. Справочная книга дл; горных инженеров и техников по гор ной части. 2-е изд. СПб., 1899. Т. 1 Горнозаводская механика. 726 с. 23. Шухардин С. В. Иозеф Грабак — ос новоположник чехословацкой горно заводской механики. — Изв АН СССР. ОТН, 1953, № 2, с. 299- 312. 24. Томсон Э. Углеподъемные устройств 469
Использованная литература для большой глубины. Харьков, 1902. 84 с. 25. Еланчик Г. М. Рудничные подъемные установки. М.; Л.: ГОНТИ, 1941. 647 с. 26. Шухардин С. В. Развитие руднично- го водоотлива (до начала XX века).— Труды Ин-та истории естествознания и техники АН СССР, 1959, т. 25, с. 84—160. 27. Тиме И. А. Курс гидравлики. СПб., 1891. Т. 2. Гидравлические двигате- ли. 388 с. 28. Зауер Р. О вращающейся водоотлив- ной машине с катарактом системы Клея.— Горн, журн., 1882, т. 2, № 6, с. 301—308. 29. Герасимов А. Водоотлив на руднике Н. С. Кошкина в Грушевке (в Об- ласти Войска Донского).— Там же, 1894, т. 3, № 7, с. 1—6. 30. Лацинский А. А. Электрические на- сосы.— Там же, 1914, т. 4, № 10, с. 12—32. 31. История технического развития угольной промышленности Донбасса. Киев: Наук, думка, 1969. Т. 1. 654 с. 32. Шухардин С. В. Йозеф Грабак и его вклад в горную науку и технику: Материалы Симпозиума по истории горного дела в Пршибраме (ЧССР). Пршибрам, 1971. 22 с. 33. Ч о.каков П., Лазарев Г. Вклад чехо- словацких горных специалистов в развитие горного дела в Болгарии.— В кн.: Сборник докладов Первого Международного симпозиума по ис- тории горного дела в Юго-Восточной Европе. Варна, 1975, т. 1, с. 283— 293. 34. Фаук А. Руководство к бурению сква- жин и новейшие успехи в буровой технике/Пер. с нем. А. Булгакова. СПб.; М., 1887. 146 с. 35. Тиме И. А. О некоторых горнозавод- ских машинах. СПб., 1875. 159 с. 36. Тиме И. А. Справочная книга для горных инженеров и техников по гор- ной части. СПб., 1879. Т. 1. Горно- заводская механика. 471 с. 37. Протодьяконов М. М. Давление гор- ных пород на рудничную крепь. Ека- теринослав, 1907. 101 с. 38. Протодьяконов М. М. Материалы для Урочного Положения горных работ. М.: ЦК горнорабочих, 1926. Ч. 1. Горные работы. 274 с.; Ч. 2. Крепле- ние. Проходка выработок. 188 с. 39. Протодьяконов М. М. Давление гор- ных пород и рудничное крепление. М. и др.: Госгориздат, 1933. 4.1. Давление горных пород. 128 с.; Ч. 2. Рудничное крепление. 222 с. 40. Бокий В. И. Выбор систем работ при разработке свиты пластов. Вскрытие месторождений,— Горн, журн., 1903 т. 2, № 5, с. 169—209; № 6, с. 281— 323. 41. Бокий Б. И. Выбор систем работ при разработке свиты пластов: Подгото- вительные работы. Ремонт штреков.____ Там же, 1904, т. 1, № 2, с 145—179* № 3, с. 275—318. 42. Бокий Б. И. Практический курс гор- ного искусства. СПб., 1912. 595 с. 43. Бокий Б. И. Практический курс гор- ного искусства. 3-е изд. Л. Т. 1, 1924. 392 с.; Т. 2, 1925. 685 с.; Т. 3, 1926. 564 с. 44. Бокий Б. Я. Аналитический курс гор- ного искусства. Л. Вып. 1, 1926. 192 с.; Вып. 2, 1929. 206 с. 45. Бокий Б. М. Постоянные величины при проектировании рудников. — Хоз-во Донбасса, 1925, № 1, с. 28— 45. 46. Войслав С. Г. Механическое обога- щение ископаемых горючих мокрым путем.— Горн, журн., 1884, т. 2, № 4, с. 65—90. 47. Дорошенко Г. Я. Механическое обо- гащение каменного угля.— Там же, 1876, т. 1, № 1, с. 1—44. 48. Дорошенко Г. Я. Справочная книга для горных инженеров и техников по горной части. СПб., 1880. Т. 2. Горное искусство. 528 с. 49. Громека И. С. О скорости распрост- ранения волнообразного движения жидкостей в упругих трубках.— Собр. протоколов заседаний Секции физ.-мат. наук О-ва естествоиспытате- лей при Казан, ун-те, 1883, т. 1, с. 1-19. 50. Громека И. С. О вихревых движениях жидкости на сфере.— Там же, 1885, т. 3, с. 202—236. 51. Громека И. С. Некоторые случаи рав- новесия совершенного газа.— Там же, 1887, т. 5, с. 66—82. 52. Громека И. С. О движении жидких капель.— Там же, т. 5, с. 8—47. 53. Громека И. С. О влиянии неравно- мерного распределения температуры на распространение звука.— Мат. сб.. 1889, т. 14, вып. 2, с. 283—302. 54. Терпигорев А. М. Разбор систем раз- работок каменного угля, применяе- мых на рудниках Юга России, в свя- зи с подготовкой месторождения к очистной добыче. Харьков, 1905. 512 с. 55. Терпигорев А. М. Описание Донецко- 470
Использованная литература го бассейна. Т. 2. Вып. 1, Екатерино- слав, 1914. 449 с.; Т. 2. Вып. 2, Екатеринослав, 1915. 533 с.; Т. 6. Вып. 1. Екатеринослав, 1918. 416 с.; Т. 6. Вып. 2, 1922, Харьков. 121 с. 56. Скочинский А. А. Краткий обзор со- временного состояния вентиляции и искусственного орошения подземных работ на каменноугольных рудниках Вестфалии. Харьков, 1902. 39 с. 57. Скочинский А. А. Краткий очерк со- стояния и технической части камен- ноугольных рудников Донецкого бас- сейна в 1900 г. СПб., 1903. ИЗ с. 58. Скочинский А. А. Рудничный воздух и основной закон движения его по вы- работкам. СПб., 1904. 203 с. 59. Скочинский А. А. Первые в России испытания предохранительных взрыв- чатых веществ.— Горн, журн., 1910, т. 4, №10, с. 95-121. 60. Тиме И. А. Практический курс па- ровых машин. СПб., 1886. Т. 1. Па- ровые котлы. 372 с. 61. Тиме И. А. Практический курс па- ровых машин. СПб., 1887. Т. 2. Па- ровые машины. 404 с. 62. Федоров М. М. Теория и расчет гар- монического рудничного подъема. Екатеринослав, 1914. 80 с. 63. Федоров М. М. Краткий исторический обзор развития динамической теории рудничных подъемных машин.— Избр. труды. Киев: Изд-во АН УССР, 1957, т. 1, с. 21—29. 64. Герман А. П. Горная механика. Л.; М.: ГОНТИ, 1935. Ч. 1. 320 с.; 1934. Ч. 2. 172 с. 65. Федоров М. М. Теория гиперболо- функционального рудничного подъ- ема.— Избр. труды. Киев: Изд-во АН УССР, 1957, т. 1, с. 131—179. 66. Губкин И. М. Учение о нефти. М.: Наука, 1975. 384 с. 67. Менделеев Д. И. Нефть.— Энцикл. словарь/Брокгауз и Ефрон, 1897, т. 20, с. 938—951. 68. Белькинд Л. Д., Веселовский О. Н., Конфедератов И. Я., Шнейберг Я. А . История энергетической техники. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1960. 664 с. 69. Брентли Д. Е. Справочник по ротор- ному бурению. 6-е изд. М.: Недра, 1964. 583 с. 70. Глушков И. Н. Краткая история бу- ровых скважин.— Урал. техник, 1912, № 8, с. 5—16. 71. Глушков И. Н. Эксплуатация буро- вых скважин. 2-е изд. М.; Пг.: Со- вет нефт. пром-сти, 1923. 295 с. 72. Лисичкин С. М. Выдающиеся деяте- ли отечественной нефтяной науки г техники. М.: Недра, 1967. 284 с. 73. Лисенко К. И. Нефтяное производст- во, составленное по новейшим даннш К. Лисенко, профессором Горной института и председателем 1-го от- дела Рус. техн. о-ва. СПб., 1878 281 с. 74. The petroleum region of America — Harper's New Month. Mag. N. Y. 1865, vol. 30, p. 573. 75. Даниелян А. А. Из истории развитш нефтепромысловой техники добыч) нефти.— В кн.: Летопись науки : Азербайджане: (Техника). Баку: Элм 1969, т. 2, с. 114—128. 76. Лисичкин С. М. Очерки по истори: развития отечественной нефтяной про мышленности. М.; Л.: Гостоптехиэ дат, 1954. 404 с. К главе V 1. Красавцев Н. И. Перспективы развг тия доменного производства. М.: М( таллургиздат, 1958. 558 с. 2. Красавцев Н. И., Сировский И- А Очерки по металлургии чугуна. М. Металлургиздат, 1947. 492 с. 3. Челищев Е. В., Арсентьев Я. П. Яковлев В. В., Рыжонков Д. И. Об щая металлургия: (Металлургия чех ных и цветных металлов). М.: Мета; лургия, 1971. 480 с. 4. Покровский ТО. М. Очерки по истс рии металлургии. М.; Л.: ОНТМ Гл. ред. общетехн. лит. и полигрг фии, 1936, Ч. 1. 198 с. 5. Данилевский В. В. Очерки истори техники XVIII—XIX вв. М.; Л Соцэкгиз, 1934. 354 с. 6. Покровский ТО. М. С. Д. Томас и зн< чение томасовского процесса для м< таллургии.— В кн.: Вопросы иск рии естествознания и техники. М Изд-во АН СССР, 1960, вып. 10, < с. 141—144. 7. Чернов Д. К. Материалы для из) чения бессемерования.— В кн.: Д. К. Чернов и наука о металла: Л.; М.: Металлургиздат, 195( с. 123—163. 8. Очерки истории техники в Росси (1861—1917). М.: Наука, 1973. 404 . 9. Карнаухов М. М. Рудный мартено: ский процесс братьев Горяйновых.- Труды по истории техники, 1954, вьп 4, с. 102—108. 10. Лебедев Е. А . Производство стал) М.; Л.: ОНТИ. Гл. ред. лит. по че] металлургии, 1935. Ч. 1. 255 с. 11. Целиков А . И., Смирнов В, В. Из и тории развития отечественного пр 471
Использованная литература катного машиностроения. — Труды Ин-та истории естествознания и тех- ники АН СССР, 1959, т. 21, с. 3—43. 12. Целиков А. И. Прокатные станы. М.: Металлургпздат. 1946. 560 с. 13. Брейтерман А. Д. Медная промыш- ленность России и мировой рынок. Пг.: КЕПС, 1922. Ч. 1. 133 с. 14. Ламан Н. К. Развитие техники воло- чения металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 235 с. 15. Чижиков Д. М. Металлургия тяже- лых цветных металлов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. 1057 с. 16. Беляев А . И. История алюминия.— Труды Ин-та истории естествознания и техники АН СССР, 1959, т. 20, с. 3—152. 17. Шазов Г. А. Металлургия: Общий курс. М.; Л.: Госметаллургиздат, 1941. 484 с. 18. Григорович К. П. Электрометаллур- гия железа. Иг.: Госиздат, 1922. Ч. 1. Электрические печи. 200 с. 19. Егоров А . В., МоржинА. Ф. Элект- рические печи для производства ста- лей. М.: Металлургия, 1975. 351 с. 20. Тыркелъ Е. История развития диаг- раммы «железо— углерод». М.: Ма- шиностроение, 1968. 280 с. 21. Федоров А. С. Развитие интенсифика- ции процессов черной металлургии кислородом.— В кн.: Вопросы исто- рии естествознания и техники. М.: Изд-во АН СССР, 1960, вып. 10, с. 131 — 136. К главе VI 1. Менделеев Д. И. Периодический за- кон. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 830 с. 2. Кедров Б. М., Трифонов Д. Н. За- кон периодичности и химические эле- менты: Открытия и хронология. М.: Наука, 1969. 192 с. 3. Некрасов Б. В. Основы общей химии. 3-е изд. М.: Химия, 1973. Т. 1, 2. 688 с. 4. Спицын В. И. Современное состояние периодического закона Д. И. Менде- леева. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 24 с. 5. А ррениус Св. Химия и современная жизнь. Л.: Науч, хим.-техн. изд-во, 1924. 252 с. 6. Соловьев Ю. И., Фигуровский Н.А. Сванте Аррениус (1859—1927). М.: Изд-во АН СССР, 1959. 179 с. 7. Родный Н. И., Соловьев Ю. И. Виль- гельм Оствальд, 1853—1932. М.: На- ука, 1969. 375 с. 8. Ostwald TP. Lehrbuch der allgemeinen Chemie. 2. Aufl. Leipzig. Bd. 1. 1910" ' Bd. 2. 1911. 9. Мусабеков Ю. С. Марселей Бертло 1827-1907. M.: Наука, 1965. 231 с. 10. Староселъский П. Й., Соловьев Ю. И. Николай Александрович Меншуткин 1842—1907. М.: Наука, 1969. 294 с. 11. Блох М. А. Жизнь п творчество Вант- Гоффа. Пг.: Науч, хим.-техн. изд-во, 1923. 186 с. 12. L ant Hoff J. Н. Etudes de dynami- que chimique. Amsterdam, 1884. 13. Кузнецов В. И. Развитие учения о ка- тализе. М.: Наука, 1964. 423 с. 14. Лукьянов П. М. Производство серной кислоты методом контактного окисле- ния. М.: Гостехнздат, 1922. 502 с. 15. Центнершвер М. Г. Очерки по исто- рии химии. Одесса, 1912. 318 с. 16. Еремин Е. Н. Основы химической термодинамики. М.: Высш, школа, 1974. 341 с. 17. Nernst W. Experimental and theoreti- cal application of thermodynamics to chem stry. L., 1907. 18. Moissan H. Le fluor et ses compose's. P., 1900. 396 p. 19. Hommage a Henri Moissan. P., 1932. 20. Беккер К. Тугоплавкие соединения и их использование в технике. М.; Л.: Гл. ред. лит. по цв. металлургии, 1936. 246 с. 21. Меерсон Г. А. Тугоплавкие и твердые соединения и их значение в технике.— В кн.: Новые материалы в технике и науке. М.: Наука, 1966, с. 77—85. 22. Арбузов А. Е. А. М. Бутлеров — ве- ликий русский химик: К 100-летию теории химического строения. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 44 с. 23. Быков Г. В. Александр Михайлович Бутлеров. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 218 с. 24. Столетие теории химического строе- ния: Сб. статей А. М. Бутлерова. А. Кекуле, А. С. Купера, В. В. Мар- ковникова. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 147 с. 25. Гессен Ю. Ю. Очерки истории произ- водства соды. Л.; М.: Гос. науч.- техн. изд-во хим. лит. 1951. 224 с. 26. Блох М. А. Развитие и значение хи- мической промышленности. Пг.: Науч, хим.-техн. изд-во, 1920. Ч. 1. 250 с. 27. Федотьев Н. П. Содовое дело и свя- занные с ним производства: Произ- водство сульфата, соляной кислоты, 472
Исполъзованная литература соды и белильной извести. СПб. 1898. 334 с. 28. Никитинский Я. Я. Монография со- дового производства. М., 1879. 263 с. 29. Ост. Г. Учебник химической техноло- гии. М., 1908. 618 с. 30. Федотъев И. П. Аммиачно-содовый процесс с точки зрения учения о фа- зах.— Изв. С.-Пб. политехи, ин-та, 1904, т. 1, вып. 3/4, с. 284—334. 31. Очерки истории техники в России, 1861—1917. М.: Наука, 1975. 393 с. 32. Менделеев Д. И. О современном раз- витии некоторых химических произ- водств: Обзор Парижской Всемирной выставки. СПб., 1868. 179 с. 33. Козлов И. Д. Содовое производство. Одесса, 1918. 19 с. 34. Федотъев И. П. Сборник исследова- тельских работ. Л.: Химтеоретиздат, 1936. 273 с. 35. Несмелое В. В. К истории возникнове- ния аммиачно-содового производства в России.— Труды Ин-та истории ес- тествознания и техники АН СССР, 1955, т. 6, с. 347-366. 36. Лукьянов П. М. Краткая история хи- мической промышленности СССР. М.: . Изд-во АН СССР, 1959. 464 с. 37. Волъфкович С. И., Егоров А. И., Эп- штейн Д. А. Общая химическая тех- нология. М.; Л.: Гос. науч.-техн, изд- во хим. лит., 1952. Т. 1. 632 с. 38. Лукьянов П. М. К истории фиксации атмосферного азота в России.— Тру- ды Ин-та истории естествознания и техники АН СССР, 1960, т. 30, с. 307—332. 39. Коновалов Д. П. Материалы и про- цессы химической технологии. Л.: Госиздат, 1924. Т. 1. Ч. 2. 104 с. 40. Жаворонков Н. М. Азот и его значе- ние в природе и народном хозяйст- ве.— Журн. Всесоюз. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева, 1978, т. 23, № 1, с. 9—22. 41. Менделеев Д. И. Сочинения. М.: Изд- во АН СССР, 1949. Т. 13, 850 с. 42. Сапожников А . В. Азотная кислота и селитра из воздуха. СПб., 1911. 62 с. , 43. Шарвин В. В. Химическая промыш- ленность. М.: Т-во «Мир», 1924. 68 с. 44. Mitach A. Gesclbchle d< г Amnwniak- synthese. Weinheim, 1951. 45. Фокин Л. Ф. Обзор химической про- мышленности в России. Пг.: Науч, хим.-техн. изд-во, 1920. Ч. 1. 427 с. 46. Габер Ф. Получение аммпака из азо- та и водорода.— В кн.: Габер Ф. Пять речей по химии. М.: Воениз- дат, 1924, с. 17—44. 47. Bosch. Stickstoff in Wirtschaft und Technik.— Naturwissenschaft, 1920, N 8, S. 867—869. 48. Ипатьев B.H. Материалы к произ- водству аммиака из элементов.— В кн.: Труды Комиссии по связанно- му азоту. Пг.: Науч, хим.-техн. изд- во, 1920, вып. 5, с. 3—9. 49. Kuhlmann F. Abhandlung iiber die Salpeter — bildung: IVeue Erzeugung von Salpetersaure und Ammoniak.— Ann. Pharmac., 1839, A 29, S. 272— 291. 50. Митташ A., Тейс Э. От Дэви и Де- берейнера до Дикона: Пятьдесят лет в области гетерогенного катали- за. Харьков: ОНТИ, 1934. 231 с. 51. Mittasch A. Salpetrersaure aus Ammo- niak. Weinheim, 1953. 52. Ostwald W., Brauer E. — Chem. Zei- tung, 1903, N 27, S. 100, 357. 53. Колосов A . К. Контактное производ- ство азотной кислоты: История по- стройки и эксплуатации первого рус- ского азотного завода. Пг.: Науч, хим.-техн. изд-во, 1923. 60 с. 54. Ипатьев В. Н. Химический комитет при ГАУ и его деятельность для раз- вития отечественной химической про- мышленности. Пг.: Науч, хим.-техн. изд-во, 1921. Ч. 1. 79 с. 55. Караваев М. М., Миниович М. А., Чернышев А . К. Развитие производст- ва азотной кислоты.— Жури. Все- союз. хим. о-ва им. Д. И. Менделее- ва, 1978, т. 23, № 1, с. 38—44. 56. Гессен ТО. Ю. 150 лет содовой про- мышленности (1791—1941).— Журн. хим. пром-сти, 1941, № 13, с. 34—39. 57. Лукьянов И. М. 75 лет способа Вель- дона получения хлора из соляной кислоты. — Журн. хим. пром-сти, 1941, №21, с. 30—34. 58. Федотъев И. И. Современное состоя- ние химической и электрохимической промышленности на континенте Ев- ропы. СПб., 1907. 229 с. 59. Сасс-Тисовский Б. Хлор.— Техн, эн- цикл., 1934, т. 25, с. 514—523. 60. Электрохимия и хлор: Труды 1-й Всесоюз. конференции по электрохи- мии и хлору, 1931 г. Л.: Госхимтехиз- дат, 1932. 264 с. 61. Thenard А. Р. Е. Le chemiste The- nard. Dijon, 1950. 62. Лоури И. А. Соляная кислота и суль- фат натрия: Пер. с англ. Л.: Госхим- техиздат, 1934. 120 с. 63. Фигуровский И. А . История химии. М.: Просвещение, 1979. 311 с. 473
Использованная литература 64. Будников П. П. Химическая техноло- гия минеральных веществ. Иваново- Вознесенск: Основа, 1927. 185 с. <65 . Паскаль П. Синтез и катализ в основ- ной химической промышленности. Производство серной кислоты, соля- ной кислоты и хлора: Пер. с фр. М.: ГОНТИ. Гл. ред. хим. лит., 1938. 239 с. •66 . Сасс-Тисовский Б. А. Производство хлора. Л.:Госхимтехиздат, 1933.480с. •67 . Рагозин В. Нефть и нефтяная про- мышленность. СПб., 1884. 561 с. <68 . Сергиенко С. Р. Роль русских ученых и инженеров в развитии химии и тех- нологии нефти. М.; Л.: Гостоптехиз- дат, 1949. 140 с. <69 . Лисичкин С. М. Выдающиеся деяте- ли отечественной нефтяной науки и техники. М.: Недра, 1967. 284 с. 70. 30 лет деятельности Товарищества нефтяного производства братьев Но- бель, 1879-1909. СПб. [1914]. 332 с. 71. Зворыкин А. А., Осъмовп. Н. И., Чер- нышев В. ИШухардин С. В. Исто- рия техники. М.: Соцэкгиз, 1962. 772 с. 72. Лялин Л. М. Химическая технология органических веществ. Пг.: Науч, хим.-техн, изд-во, 1920. Ч. 1. 216 с. 73. Блох М. А. Краткие очерки по исто- рии химических открытий. Харьков: Гос. науч.-техн, изд-во, 1933. 68 с. 74. Кузин А. А. К. Маркс и проблемы техники. М.: Наука, 1968. 112 с. 75. Роскин Е. С. Химические волокна. М.; Л.: Химия, 1966. 135 с. 76. Фестер Г. История химической тех- ники. Харьков: Гостехпздат, 1938. 303 с. 77. Котон М. М. Полимерные материа- лы в технике, промышленности и строительстве.— В кн.: Новые мате- риалы в технике и науке. М.: Наука, 1966, с. 170—187. И 78. Быков Г. В. История органической химии. Открытие важнейших орга- нических соединений. М.: Наука, 1978. 376 с. 79. Максименко А. М. Развитие пробле- мы синтеза каучукогенов. В кн.: Главы из истории органической хи- мии. Под ред. Г. В. Быкова. М.: На- ука: 1975, с. 122—192. 80. Камерницкий Б. О. Очерк развития анилинокрасочной промышленности. М.; Л.: ОНТИ Госхимтехиздат, 1934. 190 с. К главе VH d. Кинд В. А., Окороков С. Д. Строи- тельные материалы. М.: Госстройиз- дат, 1934. 637 с. 2. Менделеев Д. И. Основыхимии. СПб 1895. 780 с. 3. Костиков Л. М. История создания железобетона.— В кн.: Материалы по истории строительной техники. М.: Стройиздат, 1962, вып. 2, с. 67 — 119. 4. Cent ans de beton arme. P., 1950. 5. Абрамов H. M. Железобетон, его ис- тория и применения.— Изв. Донско- го политехи, ин-та, 1926, т. 10 с. 1—47. 6. Рудницкий С. И. Опыт применения железобетона в фортификации. СПб 1908. 161 с. 7. Милонов Ю. К. Архитектурное твор- чество и строительная техника.— В кн.: Архитектура и строительная техника. М.: Госстройиздат, 1960. 255 с. 8. Милонов Ю. К. История строитель ной техники. М.: Постоянная комис- сия по истории техники при ВК ВТО ЦИК СССР, 1937. Вып. 6. 83 с. Ли- тография. 9. Тимошенко С. П. История науки о сопротивлении материалов. М.: Гос- техиздат, 1957. 536 с. 10. Худяков П. К. Изыскания инженера Шухова в области изгибания балок.— Вести, инженеров, 1919, № 1/3, с. 3—4. 11. Белькинд Л. Д., Конфедератов И. Я., Шнейбзрг Я. А. История техники. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1956. 491 с. 12. Промышленность и техника. СПб., 1902. Т. 3. 644 с. 13. Давыдов С. С. Курс железобетона. М.: Госстройиздат, 1933. Ч. 1. 440 с. 14. Очерки истории строительной техни- ки России XIX — начала XX века. М.: Госстройиздат, 1964. 371 с. 15. Лолейт А. Ф. К вопросу теории ра- счета безбалочного перекрытия.— Труды Рус. о-ва испытания материа- лов, 1906, т. 3, с. 105. 16. Бердичевский Г. И., Цалалихин М. С. Предварительно напряженный желе- зобетон. М.: Стройиздат, 1967. 76 с. 17. Столяров Я. В. Введение в теорию железобетона. М.; Л.: Госстройиздат, 1941. 447 с. 18. Гилъбрет Ф. Система кладки кирпи- ча. 2-е изд. М.: Техника управления. 1930. 239 с. 19. Eiffel G. La tour de trois cents metres. P., 1900. 20. Барановский Г. В. Здания и сооруже- ния Всероссийской художественно- промышленной выставки 1896 года в Нижнем Новгороде. СПб., 1897. 146 с. 474
Использованная литература 21. Худяков П. К. Новые типы металли- ческих и деревянных покрытий для зданий по системе Шухова.— Техн, сб. и вести, пром-сти, 1896, № 5, с. 169—172. 22. Оmmo Ф. Висячие покрытия, их фор- мы и конструкции. М.: Госстройиз- дат, 1960. 179 с. 23. Шухов В. Г. Избранные труды. М.: Наука, 1977. 192 с. 24. Hangars a dirigeables en ciment агте en construction а Г aeroport de Vil- leneuve — Orly.— Genie civ., Paris, 1923, vol. 83, N 12/14, p. 265—319. 25. Александрин И. П. Строительный контроль качества бетона. Л.: НИИ граждан, пром, и инж. сооружений, 1931. 55 с. 26. Кристоф П. Железобетон и его при- менение. М., 1903. 808 с. 27. Нерви П. Л. Строить правильно: Пу- ти развития железобетонных конст- рукций. М.: Госстройиздат, 1956. 164 с. 28. Нестеров В. В. Зарождение крупно- панельного и крупноблочного строи- тельства.— В кн.: Материалы по ис- тории строительной техники. М.: Госстройиздат, 1962, вып. 2, с. 27— 66. К главе VIII 1. Георгиевский П. И. Развитие путей сообщения в XIX в.— Сб. Ин-та пу- тей сообщения, 1893, вып. 24, с. 95. 2. Зворыкин А. А., ОсъмоваН.И., Чер- нышев В. И., Шухардин С. В. Исто- рия техники. М.: Соцэкгиз, 1962. 77 с. 3. Рашет В. К. О развитии в России горной промышленности и механиче- ского искусства посредством устройст- ва железной дороги в центре ураль- ской горной промышленности и при помощи тарифных учреждений. СПб., 1861. 40 с. 4. Сибирь и Великая Сибирская желез- ная дорога. 2-е изд. СПб.: М-во фи- нансов, 1896. 283 с. 5. НапоркоА. Г. Очерки развития же- лезнодорожного транспорта СССР. М.: Гос. трансп. ж.-д. изд-во, 1954. 287 с. 6. Очерки истории техники в России (1861 —1917): Транспорт. Авиация. Связь. Строительство. Химическая технология. Текстильная техника. Сельское хозяйство. М.: Наука, 1975. 391 с. 7. Соловьева А. М. Железнодорожный транспорт России во второй полови- не XIX в. М.: Наука, 1975. 315 с. 8. Зензинов Н.А., Рыжак С. А. Вы дающиеся инженеры и ученые же лезнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1978. 327 с. 9. Верховский В. М. Исторический очерк развития железных дорог в России с их основания по 1897 г. включительно. СПб., 1898. Т. 1. 591 с. 10. Исторический очерк разных отрас- лей железнодорожного дела и раз- вития финансово-экономической сто- роны железных дорог в России по 1897 г. включительно.— В кн.: Ис- торический очерк развития железных дорог в России с их основания по 1897 г. включительно/Под ред. В. М. Верховского. СПб., 1901, т. 2, с. 1—20. 11. В owen И. G., Kettering С. F. A short History of Technology. West Orange. N. Y., 1954. 12. Виргинский В. С. Джордж Стефен- сон, 1781—1848. М.: Наука, 1964. 214 с. 13. Шотлендер Я. История паровоза за 100 лет (1803—1903). СПб., 1905. 415 с. 14. Виргинский В. С. История техники железнодорожного транспорта. М.: Трансжелдориздат, 1938. Вып. 1, 216 с. 15. Гаранкин В. П. Автоматическая ва- гонная сцепка системы Гаранкина. Описание приборов: действие их, преимущества сравнительно с дру- гими, выгоды от их применения Тифлис, 1915. 20 с. 16. Гешвенд Ф. Общее основание проекте применения реактивной работы naps к железнодорожным паровозам. Киев 1886. 27 с. 17. Ржонсницкий Б. Н. Трамвай — рус- ское изобретение. М.: М-во комму нального хоз-ва РСФСР, 1952, 84 с 18. Исаев А. С. Электричество и транс порт. М.: Моск, рабочий, 1961. 110 с 19. Бернацкий Л. Н. Электрические же лезные дороги. М.; Л.: Госиздат 1926. 339 с. 19а . Haut F. J. G. The History of th Electric Locomotive. L., 1969. 20. Акимов H. Электропоезд системы ин женера Махонина.— Изв. Электро треста, 1920, № 4, с. 3—5. 21. Электровоз.— В кн.: БСЭ. 1-е изд. 1933, т. 63, с. 618—619. 22. Очерки развития техники в СССР Энергетическая, атомная, транспор] ная и авиационная техника. Космс навтика, М.: Наука, 1969. 470 с. 23. Костенков В. И. Яковлев Е. А 475
Использованная литература П. Д. Кузьминский — ученый, ин- женер, новатор.— Изв. АН СССР. ОТН, 1952, № 2, с. 225—247. 24. A History of Technology. Oxford, 1958. Vol. 5. 888 p. 25. Лобач-Жученко Б. M. Судовые дви- гатели внутреннего сгорания. СПб., 1913. Ч. 1, 2. 682 с. 26. Макаров С. О. О непотопляемости судов.— Мор. сб., 1875, Лг б, с. 10—12. 27. Крылов А. И. Собрание трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1951, т. 11. Качка корабля. 470 с. 28. Люди русской науки: Техника. М.: Наука, 1965. 783 с. 29. Макаров С. О. «Ермак» во льдах. СПб., 1901. Ч. 1, 2. 507 с. 30. Стефанович А. Н. Ледоколы. М.: Мор. транспорт, 1958. 99 с. 31. Вышнепольский С. А. Мировые мор- ские пути и судоходство. М.: Гос. изд-во геогр. лит., 1953. 456 с. 32. Дементьев И. А. Суэцкий канал. М.: Гос. изд-во геогр. лит., 1954. 71 с. 33. Венин В. М. Панама и Панамский канал. М.: Гос. изд-во геогр. лит., 1951. 72 с. 34. Grabb R. Birth of a giant. Philadelp- hia, 1970. 35. Лавров H. С. Генри Форд и его произ- водство. Л.: Время, 1926. 134 с. 36. History of American industrial science. N. Y., 1956. 37. Сто лет железных дорог,1825—1925гг. М.: Правление Среднеаз. ж. д., 1925, 56 с. 38. Промышленность и техника. СПб.: Просвещение, 1909. Т. 9. 847 с. 39. Дмитриев Ф. Д. Крушение инженер- ных сооружений. М.: Госстройиздат, 1953. 188 с. 40. Тимошенко С. П. История науки о сопротивлении материалов. М.: Гос- техиздат, 1957. 536 с. 41. Шусев П. В. Мосты и их архитектура. М.: Госстройиздат, 1953. 360 с. 42. Милонов Ю. К. История строитель- ной техники при В К ВТО ЦИК СССР, 1937. Вып. 6. 83 с. Литография. 43. Васильев И. Г. Металлические кон- струкции.— В кн/. Очерки истории строительно!! техники России XIX — начала XX века. М.: Стройиздат, 1964, с. 194—219. 44. Чеканов А. А. Евгений Оскарович Патон. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 182 с. 45. Патон Е. Что знают о русских мос- тах за границею.— Инженер, 1908. № 11, с. 350—358. 46. Рымкевич. Под землей и под водой (туннели'и подземные дороги). М • Л.: ГИЗ, 1930. 102 с. 47. Голл С. Завоевания техники: Вели- кие сооружения нашего времени: Пер. с англ. Г. А. Ландау, М.; Л • ГИЗ, 1926. 224 с. 48. Кирпичев К. А. Постройка Сеи-Го- тарчского тоннеля. СПб., 1883. 38 с. 49. Шотлендер Я. Симплонский туннель. Киев, 1907. 15 с. 50. Дандуров М. И. Тоннели. М.: Гос. трансп. ж.-д. изд-во, 1952. 623 с. К главе IX 1. Леонардо да Винчи. Избранные ес- тественнонаучные произведения. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 1027 с. 2. Wissmann G. Geschichte der Luftfahrt (von Ikarus bis zu Gegenwart). B., 1965. 442 S. 3. У истоков классической науки. М.: Наука, 1968. 351 с. 4. Шавров В- Б. Вертолет М. В. Ломо- носова.— Труды Ин-та истории ес- тествознания и техники АН СССР, 1962. Т. 45. История машинострое- ния, с. 115—119. 5. Gibbs-Smith С. Н., Aviation: An his- torical survey from its origins to the ende of World War II. L., 1970. 316 p. 6. Дузъ П. Паровой двигатель в авиа- ции: (Опыт ист.-техн, исслед.). М.; Л.: Оборонгиз, 1939. 315 с. 7. Вейгелин К. Е. Очерки по истории летного дела. М.: Оборонгиз, 1940. 458 с. 8. History of aviation/Ed. Т. W. Tay- lor., К. Munson. L., 1975. 511 p. 9. Проблемы создания и развития са- молета как летательного аппарата и инженерного сооружения. Харьков: ХАИ, 1974. Ч. 1. 40 с. 10. Сокольский В. Н. Краткий очерк раз- вития ракетной техники (до конца второй мировой войны).— Из исто- рии авиации и космонавтики, 1976, вып. 26, с. 113—144. 11. Carreras В. F. Gomez Arias rocket vehicle project (1872).— In: 22nd Congr. of the IAF, 5th History oi Astronautics Symp., Bruxelle, 1971. 12. Пионеры ракетной техники: Кибаль- чич, Циолковский, Цандер, Конд- ратюк. М.: Наука, 1964. 671 с. 13. Штаба И. Я. Некоторые новые све- дения о Ф. Р. Гешвенде.— Из исто- рии авиации п космонавтики, 1974, вып. 24, с. 137—146. 14. А. Ф. Можайскьй — создатель пер- вого самолета: Сб. док. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 175 с. 476
Использованная литература 15. 150 лет со дня рождения А. Ф. Мо- жайского (1825 г.).— Из истории авиации и космонавтики, 1975, вып. 27, с. 28—35. 16. Болховитинов В. Ф. Пути развития летательных аппаратов. М.: Оборон- гиз, 1962. 131 с. 17. Josephy A. L'aviation et son histoire. Paris; Bruxelles: Sequoia, 1964. 18. Boughon T. The history of the Bri- tish light aeroplane. L., 1963. 19. Lilienthal O. Der Vogelflug als Grund- lage der Fliegekunst. B., 1889. 20. Зенкевич M. Братья Райт. M.: Журн.- газ. объед., 1933. 197 с. 21. Шавров Б. В. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. М.: Машиностроение, 1969. 606 с. 22. Попов В-А. Основы авиационной техники. М.: Оборонгиз, 1947. 624 с. 23. Die Luftschiffahrt. Stuttgart, 1909. 24. Циолковский К. Э. Аэростат метал- лический управляемый. М., 1892. 83 с. 25. Материалы к истории воздухоплава” ния и авиации в СССР. М.: Оборон- гиз, 1956. 950 с. 26. История механики: С конца XVIII века до середины XX века. М.: Нау- ка, 1972. 414 с. 27. Меркулова Н. М. Развитие экспери- ментальных исследовании крыльев са- молетов: Дис. ...канд. физ.-мат. наук. М.: Ин-т истории естествозна- ния и техники АН СССР, 1962. 266 с. 28. Cayley G. On aerial navigation.— J. Natur. Phil., 1809, vol. 24, p. 164—174. 29. Рыкачев M. Первые опыты над подъемной силой винта, вращаемого в воздухе.— Мор. сб., 1871, № 6, с. 1—44. 30. Джевецкий С. К. Определение эле- ментов гребных винтов.— Мор. сб., 1892, № 9, с. 15—30. 31. Джевецкий С. К. Теория воздушных винтов и способ их вычисления. Киев, 1910. 62 с. 32. Менделеев Д. И. О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании. СПб., 1880. Вып. 1. 80 с. 33. Penaud А . Aeroplane — aeromoteur.— Aeronaute, 1872, р. 2—9. 34. Penaud A. Lois de glissement dans I’air.—• Aeronaute, 1873, p. 4—18. 35. Циолковский К. Э. Аэроплан, или Птицеподобная (авиационная) лета- тельная машина. —Собр. соч. М.: Изд-во АН СССР, 1951, т. 1, с. 40— 73. 36. Циолковский К. Э. Давление жидко- сти на равномерно движущуюся в ней плоскость.— Там же, с. 21—29. 37. Циолковский К. Э. Давление воздуха на поверхности, введенные в искус- ственный воздушный поток.— Там же. с. 89—120. 38. Циолковский К. Э. Сопротивление воздуха и воздухоплавания. —Там же. с. 208—230. 39. Жуковский Н. Е. О присоединенных вихрях. М., 1906. 21 с.; см. также: Поли. собр. соч., т. 5, с. 48—69. 40. Чаплыгин С. А. О давлении плоско- параллельного потока на преграж- дающие тела: (К теории аэроплана). М., 1910. 49 с.; см. также: Собр. соч., т. II, 1948, с. 184—229. 41. Kutta W. Ueber eine mit den Grund- lagen des Flugproblems in Beziehung stehende zweidimensionale Stromung. — Sitzungsberg. Konig. Bayer. Akad. VViss., math. -phvs. KI., 1910. H. 2 S. 1 — 58. 42. Blasius H. Funktionentheoretische Methoden in der Hydrodynamik___________ Ztschr. Math, und Phys., 1909, Bd. 58, H. 1/2, S. 90—100. 43. Lanchester F. W. Aerodynamics. L., 1907. 44. Prandtl L. Tragfliigeltheorie.— Nachr. Konig. Ges. Wiss. Gottingen, math.- phys. KI., 1918, H. 3, S. 451—477; 1919, H. 1, S. 107—137. 45. Prandtl L. Uber Flussigkeitsbewegung bei sehr Kleiner Reibung.— In: Verb, des III Intern. Math.-Kongr. in Hei- delberg, 1904. Leipzig, 1905, S. 484— 491. 46. Жуковский H. E. Вихревая теория гребного винта.— Труды Отд-ния физ. наук О-ва любителей естествоз- нания, 1912, т. 16, вып. 1, с. 1—31; 1914, т. 17, вып. 1, с. 1 — 33; 1915, т. 17, вып. 2, с. 1 — 23. 47. Жуковский И. Е. Динамика аэропла- на в элементарном изложении,— Труды Отд-ния физ. наук О-ва люби- телей естествознания, 1913, т. 16, вып. 2, с. 33—50; 1916, т. 18, вып. 1, с. 49—67. 48. Жуковский И. Е. Бомбометание С аэропланов. М., 1916. 13 с. 49. Reynolds О. An experimental investi- gation of the cireumstances v ihich determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels.— Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1883, vol. 174, pt 3, p, 935-982. 50. Воскресенский К. Д. К доказатель- ству обратной теоремы подобия.— В кн.: Теория подобия и моделирова- 477
Использованная литература ние. М.: Изд-во АН СССР, 1951, с. 27—48. 51. Eiffel G. La resistance de Pair: Exa- men formules et des experttnces. P., 1910. 52. Eiffel G. La resistance de Pair: Expe- riences effectues au laboratoire du Champ-de Mars. P., 1911. 53. Eiffel G. Nouvelles recherchen sur resistance de Pair et Paviation. P., 1914. [V.] 1/2. 406 p. 54. Чаплыгин\ С. А. О газовых струях. M., 1902. 121 с.; см. также: Собр. соч. М.; Л.: Гостехпздат, 1948, т. 2, с. 19—137. К главе X 1. Maxwell J. К. A treatise on electri- city and magnetism. Oxford, 1881, vol. 1, p. 3. 2. Гаррисон Г. Г. Буквопечатающие телеграфные аппараты и механизмы. М.: Транспечать НКПС, 1926. 416 с. 3. Слонимский 3. Я. Описание способа передачи двух различных депеш и в то же самое время приема двух дру- гих депеш по одному и тому же про- воднику. СПб., 1859. 37 с. 4. Белькинд Л. Д. Томас Альва Эдисон. М.: Изд-во АН СССР, 1964. 327 с. 5. Labord Е. Vibration transmisses et reproductes a distance par Pelectri- cite.— C. r. seances Acad., 1860, vol. 50. 6. Poppe A. Telephrasie oder Femsprech- kunst von С. H. Wolke. Frankfurt a. M„ 1848, S. 42. 7. Hennig R. Die alteste Entwicklung dec Telegraphie und Telephonie. Leipzig, 1908. 8. Romershausen E. Behutzung der Eisen- bahnen aus Telephone. — Dinglers Polytecbn. J., 1846, Bd. 99. 9. Moncel du Th. Le telephone, le mic- rophone et phonographie. P., 1878. 10. Бочарова M. Д. Электротехнические работы Б. С. Якоби. М.: Госэнерго- издат, 1959. 232 с. 11. Page С. G. The production of galva- nic music.— Silliman's J., 1837, vol. 32, p. 396; vol. 33, p. 118. 12. Якоби Б. С. Об электротелеграфии.— Почт.-телегр. журн., 1901, № 1, с. 1—6. 13. Rive de la. Treatise on electricity.— Phil. Mag., 1846, vol. 35. 14. Монсель дю T. Электрическая телег- рафия в теории и практике/Сочине- ние графа Дю-Монсель Т.: Пер. с фр. СПб., 1866. 300 с. 15. Petrina F. Wissenschaftliche Bedeu- tung der von Telegraphendirector Dr. W. Gintl.—Abt. Konig. bohm. Ges Wiss., 1847, Bd. 9. 16. Монсель дю T. Телефон, микрофон, фонограф/Сост. Дю-Монсель. Пер. со 2-го фр. изд. СПб., 1880. 324 с. 17. Re is F. Ober Telephonie durch gal- vanischen Strom. Frankfurt a. M 1861. 18. Thompson S. Philipp Reis: inventor of the telephone: A biographical sketch. L., 1883. 19. Гельмгольц Г. О физиологических основаниях музыкальной гармонии.— В кн.: Гельмгольц Г. Популярные научные статьи Г. Гельмгольца. СПб., 1866, с. 67—114. 20. Prescott G.B. The speaking telepho- ne. N. Y„ 1879. 21. Чехов А. Я. Проба микротелефона П. М. Голубицкого.— Новое время, 1888, № 4357, 27 апр. 22. Хволъсон О. Д. Третья С.-Петербург- ская электротехническая выставка. ” СПб., 1886. 15 с. 23. Яроцкий А. В. Павел Михайлович Голубицкий. М.: Наука, 1976. 120 с. 24. Яроцкий А. В. Техника электросвя- зи.— В кн.: Очерки истории техни- ки в России (1861—1917). М.: Наука, 1975, с. 164—177. 25. Мосцицкий К. А. Самодействующий центральный коммутатор.— Элект- ричество, 1887, № 12, с. 27—28. 26. Smith А. В., Aldendorff F. Automa- tische Fernsprechsysteme. Lieferung, 1910. 27. Рогинский В. Я. Вклад русских изобретателей в развитие автомати- ческой коммутации.— Электросвязь, 1976, № 3, с. 55—60. 28. Рогинский В. Я. Михаил Филиппо- вич Фрейденберг — изобретатель АТС— Изв. АН СССР. ОТН, 1950, № 8, с. 74—80. 29. Хволъсон О. Д. Опыты Герца и их значение.— Электричество, 1890, № 15 (Ред. примеч.), с. 1. 30. Крукс В. Некоторые возможности применения электричества.— В кн.: Из предыстории радио. М.: Изд-во АН СССР, 1948, с. 416—420. 31. Тесла Я. О колебательных явлениях при высокой частоте.— Там же, с. 421—430. 32. Бранли Э. Изменение проводимости под различными электрическими воз- действиями.—Там же, с. 350—355. 33. Бранли Э. О проводимости несплош- ных проводящих веществ.— Там же, с. 356—389. 478
Использованная литература 34. Лодж О. Творение Герца.— Там же, с. 424—443. 35. Изобретение радио. А. С. Попов: Док. и материалы. М.: Наука, 1966. 384 с. 36. Л опое А . С. Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний.— Журн. Рус. физ-хим. о-ва, часть физ., 1896, № 1, с. 1 —14. 37. Протокол 151(201)-го заседания Фи- зического отделения Русского физи- ко-химического общества 25 апреля (7 мая) 1895 г.— Журн. Рус. физ - хим. о-ва, часть физ., 1895, т. 27, с. 259. 38. Кронштадтский вестник, 1896, № 7, 17(29) янв. 39. Там же, № 8, 19(31) янв. 40. Котлин, 1896, № 15, 19(31) янв. 41. Морской сборник, 1897, № 3, с. 1—2- 42. Записки Русского технического об- щества, 1897, т. 31, № 8/9, с. 21. 43. Скобельцын В. В. Прибор А. С. По- пова для регистрирования электри- ческих колебаний.— Почт.-телегр. журн., 1896, т. 4, с. 547—549. 44. Preece W- Signalling through space without wires.— Electrician, 1897, vol. 39, p. 216—218. 45. Вренев И. В. Начало радиотехники в России. М.: Сов. радио, 1970, 256 с. 46. Рыбкин Л. И. Работы А. С. Попова по телеграфированию без проводов: Очерк десятилетней деятельности. СПб., 1908. 59 с. 47. Родионов В. М. История радиопере- дающих устройств. М.: Наука, 1969. 214 с. 48. Косиков К. М. Развитие знаний в об- ласти распространения и применения радиоволн.— В кн.: Очерки истории радиотехники. М.: Изд-во АН СССР, 1960, с. 301—306. 49. Сошин Б. С. Развитие техники ра- диоприема.— Там же, с. 5—93. 50. Fleming J. A. The thermionic valve and its development in radio, teleg- raphy and telephony. 2nd ed. L.; N. Y.: Wireless Press, 1924. 438 p. К главе XI 1. Щелкунов M. И. История, техника, искусство книгопечатания'. М.; Л.: Госиздат, 1926. 480 с. 2. Баглаев Л. И., Лемировский Е. Л. Полиграфическое машиностроение.— В кн.: БСЭ. 3-е изд., 1975, т. 20, с. 196—197. 3. Семенов С. С., Костржвеский С. Ф. Полиграфическая промышленность.— В кн.: БСЭ. 2-е изд., 1955, т. 33, с. 532—534. 4. Трейлоб Э. Печатные машины.— В кн.: БСЭ. 1-е изд., 1940, т. 45 303-309. 5. Максимов А. Периодическая печать. — Энцикл. словарь Гранат. 7-е изд , т. 31, с. 567-586. 6. Мижуев Л. Книга и книжное дело.— Энцикл. словарь Гранат, 7-е изд., т. 24, с. 368. Приложение, с. 1—16. 7. Шер В. В. История профессиональ- ного движения рабочих печатного дела в Москве. М., 1911. 112 с. 8. Костржевский С. Ф. Полиграфическая промышленность,— В кн.: БСЭ. 1-е изд., 1940, т. 46, с. 33—35. 9. Вахтиаров А. А. История книги на Руси. СПб., 1890. 354 с. 10. Меженко Ю. А. Русская техническая периодика. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1955. 298 с. 11. Белькинд Л. Д. Томас Альва Эдисон. М.: Наука, 1964. 327 с. 12. Соколов И. В. История изобретения кинематографа. М.: Искусство, 1960, 198 с. 13. Калашников Л. А. Очерк развития техники механической записи звука.— Труды Ин-та истории есте- ствознания и техники АН СССР, 1959, т. 26, с. 175—246. 14. Michaly D. V. Der sprechende Film. В., 1928. 15. Berliner E. The gramophone etehing the haman voice.— J. Franklin Inst., Philadelphia, 1888, vol. 125, p. 6— 12. 16. Berliner E. The development of the talking machine.— J. Franklin Inst., Philadelphia, 1913, vol. 176, p. 2—10. 17. Прошедшее, настоящее и будущее граммофона.— В кн.: Эхо искусства. М„ 1908. 196 с. К главе XII 1. Ф. Энгельс о диалектике естество- знания/Под ред. Б. М. Кедрова/. М.: Наука, 1973. 576 с. 2. Александров А. Л. Ядерная физика и развитие атомной техники в СССР. В кн.: Октябрь и научный прогресс, М.: Изд-во АПН, 1967, т, 1, с. 177—216. 3. Лебедев Л. Н. Собрание сочинений. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 435 с. 4. Майкельсон А . А. Световые волны и их применения. М.; Л.: ГТТИ, 1934. 143 с. 5. Столетов А. Г. Собрание сочине- ний. М.; Л.: Гостехиздат, 1939. Т. 1. 464 с. 6. Борзяк Л. Г. Начальный период ис- 479
Использованная литература тории внешнего фотоэффекта и зна- чение работ Столетова.— Успехи физ. наук, 1956, т. 58, № 4, с. 715—747. 7. Иоффе А. Ф. Элементарный фотоэлек- трический эффект: Магнитное поле катодных лучей. СПб., 1913. 65 с. 8. Лукирский И. И. О фотоэффекте. Л.; М.: ГТТИ, 1933. 96 с. 9. Millikan R.A. Das Electron: Seine Isolierung und Messung. Braunsch- weig: Vieweg, 1922. 16. Roentgen W. K. Uber eine neue Art von Strahlen.— Sitzungsber. Phys.- med. Ges. Wurzburg, 1895, S. 132— 141. 11. Сухое Б. П. К истории электроизме- рительных приборов магнитоэлек- трической системы.—Вкн.: Вопросы истории естествознания и техники.М.: Изд-во АН СССР, 1957, вып. 5, с. 124—136. 12. Усовершенствование гальванометра Д'Арсонваля.— Электричество, 1894, № 15/16, с. 210—212. 13. Deprez М. La lumiere electrique. Р., 1881. Т. 4. 14. Депре М. О гальванометре, показа- ния которого пропорциональны силе тока.— Электричество, 1884, № 24, с. 197-201. 15. Frolich О. Die Entwicklung der elekt- rischen Messungen. Braunschweig: Vieweg, 1905. 192 S. 16. Proceedings of the Physical Society of London, 1890, vol. 10. 17. Сухов Б. П. Развитие электроизме- рительных приборов выпрямительной системы.— В кн.: Вопросы истории естествознания и техники. М.: Нау- ка, 1972, вып. 1(38), с. 52—56. 18. Graetz L. Ein elektrochemischen Ver- fahren im Wechselstrome zu verwan- deln.— Ann. Phys, und Chem., 1897, Bd. 62, S. 323-331. 19. Менделеев Д. И. Труды по метроло- гии. Л.; М.: Стандартгиз, 1936. 474 С. 20. Петрушевский Ф. Ф. Измерения И измерительные приборы.— Энцикл. словарь/Брокгауз и Ефрон. 1894, т. 24, с. 858—860. 21. Шаевич А. Б. Метрология и аналити- ческая химия.— Измер. техника, 1969, № 9, с. 65—66. 22. Кедров Б. М. Роль измеримых свойств элементов в открытии и разработ- ке периодического закона Д. И. Мен- делеева.— Измер. техника, 1969, № 9, с. 3—8. 23. Соколовская 3. К. Повышение точ- ности измерений — одни из важней- ших факторов развития науки и те- хники.— В кн.: Проблемы деятель- ности ученого и научных коллекти- вов. Л.: ИИЕиТ, 1973, с. 121— 127. 24. Соловьев В. И. Всесоюзный научно- исследовательский институт метроло- гии имени Д. И. Менделеева. Л.: Энергия, 1967. 236 с. 25. Гавриленко А. П. Механическая тех- нология металлов. М., 1911. Ч. 4 619 с. 26. Скиндер А. И. Витворт.— Энцикл. словарь/Брокгауз и Ефрон, 1892, т. 12, с. 556—557. 27. Геодезия: Справ, руководство. М.; Л.: Наркомхоз РСФСР, 1939, т. 7. Инструментоведение. 300 с. 28. Севергин В. М. О предметах учений Технологии.— Продолжение технол. журн., 1822, т. 7, ч. 1, с. 1—11. 29. Визгунов М. И. Развитие отечествен- ного приборостроения. М.: Машгиз, 1950. 41 с. 30. Volkmann Н. Carl Zeiss und Ernst Abbe — ihr Leben und ihr Werk. Munchen, 1966. 46 S. 31. King H. C. The history of the teles- cope. L., 1955. 456 S. 32. Warner D. J. Alvan Clark and sons artists in optics. Wash., 1968, 120 p. 33. Mills D. J. George Willis Ritchey and the development of celestial pho- tography.— Amer. Sci., 1966,vol. 54, N 1, p. 64—93. 34. Новокшанова 3. К. Геодезия в Рос- сии XIX — начала XXв.: Автореф. дис.... канд. техн. наук. М.: ИИЕиТ, 1957. 20 с. 35. Гусев В. В. Новейшие геодезические инструменты конструкции Вильда.— Жури. физ.-мат. о-ва при Перм. гос. ун-те, 1927, т. 4, с. 115—132. 36. Вокулер Ж. Астрономическая фото- графия. М.: Наука, 1975. 136 с. 37. Димитров Г., Бэкер Д. Телескопы и принадлежности к ним. М.‘, Л.: ГТТИ, 1947. 307 с. 38. Новая техника в астрономии. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 181 с. 39. Райзер П. Я. Развитие аэрометодов в России и Советском Союзе. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 64 с. 40. И обет Р. 120-летие фирмы «Карл Цейс, Йена» и 150-летие со дня рож- дения Карла Цейса.—Астрон. журн., 1967, т. 44, вып. 1, с. 227—232. 41. Высоцкий М. 3. Кинотехника.— В кн.: БСЭ. 3-е изд., 1973, т. 12, с. 142-143. 42. Специфика технических наук. М.: ИИЕиТ АН СССР, 1974. 334 с. 43. Вавилов С. И. Собр. соч. М.: Изд-во АН СССР, 1956, т. 3, с. 138. 480
Использованная литература И- Гуриков В. А. Место технической оптики как технической науки в сис- теме знаний.— В кн.*. Наука н тех- ника.: Общетеорет. вопр. развития. Л.: Наука, 1979, вып. 12, с. 91—95. 45. Gurikov V. А. Zu Fragen der Periodi- sierung der technische Optik.— NTM — Schriftenr. Gesch. Naturwiss., Techn. und Med., Leipzig, 1978, H. 1, S. 14-22. 46. Gauss H. W. Dioptrische untersu- chungen.— In: K. F. Gauss Werke. Gottingen, 1877, Bd. V, S. 245—276. 47. Гуриков В. А. Первые сведения об ошибках оптических систем.— Вопр. истории естествознания и техники, 1980, № 4, с. 117—122. 48. Forschungen zur Geschichte der Op- tik. В., 1939, Bd. 3. 118 S. 49. Lohberg O. W. Das Original—Petzval — Obbjektiv und seine Verwendung in Abwandlung bis in die neueste Zeit.— Jena. Jahrb., 1954, 2. Teil, S. 369—384. 50. Rohr M. Theorie und Geschichte des photographischen Objektivs. B., 1899. 462 S. 51. Zblner H. Zum 100. Geburtstag von Dr. Paul Rudolph.— In: Jena. Rdsch., 1958, N 5, S. 140—143. 52. Русинов M. M. Техническая оптика. M.; Л.: Машлит, 1961. 328 с. 53. Берек М. Основы практической оп- тики. М.: ГНТИ, 1930. 396 с. 54. Abbe Е. Gesammelte Abhandlungen. Jena, 1904, Bd. 1, 486 S.; 1906, Bd. 2. 346 S. 55. Рождественский Д. С. Избранные труды. M.; Л.: Наука, 1964. 349 с. 56. Annales de 1’Observateurs de Paris.: (Memoires), 1859, vol. V. 57. Борзяк II. Г. Начальный период ис- тории внешнего фотоэффекта и зна- чение работ Столетова.— Успехи физ. наук, 1965, т. 58, № 4, с.715— 747. 58. Лебедев П. Н. Давление света. М.: Госиздат, 1922. 92 с. 59. Умов II. А. Избранные сочинения. М.; Л.: Гостехнздат, 1950. 555 с. 60. Архив АН СССР, ф. 320, on. 1, № 233, л. 7, 45, 47. > 61. Гершун А. Л. Об оптических инстру- ментах.— В кн.: Гершун А. Л. Сбор- ник статей в помощь самообразова- нию. М., 1898, т. 1, вып. 2, с. 409— 410. 62. Гершун А. Л. О приборе для исследо- вания качества вообще оптических стекол.— Зап. РТО, 1885, т. 29, № 11, с. 120-122. 63. Воспоминания об академике Д. С. Рождественском: (К 100-летию со дня рождения). Л.: Наука, 1976. 176 с. 64. 50 лет Государственного оптического института им. С. И. Вавилова (1918—1968): Сб. статей. Л.: Маши- ностроение, 1968. 706 с. 65. Herschel W. Investigation of the po- wers on the prismatic colours to heat and illuminate objects.— Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1800, vol. 90, p. 255—284. 66. Гуриков В. А. К предыстории ин- фракрасной техники.— В кн.: Вопро- сы истории естествознания и техни- ки. М.: Наука, 1973, вып. 44(3), с. 53-56. 67. Гуриков В. А. Возникновение и раз- витие оптико-электронного приборо- строения. М.: Наука, 1981, 192 с. 68. Раевский И. II. Спектральная аппа- ратура во второй половине XIX в. — В кн.: Труды ИИЕиТ. 1959, т 28, с. 402. 69. Earl of Rosse. On the radiation of heat from the Moon, the law of its absorption by our atmosphere and of its variation in amount with her pha- ses.— Phil. Trans. Roy. Soc. London, 1873, vol. 163, p. 587—589. 70. Langley S. P. The temperature of the Moon.— Proc. Nat. Acad. Sci., 1889, vol. 4, p. 107—109. 71. Langley S. P. Sur le spectres invisib- les.— Ann. chim. et phys., 1886, Dec., p. 433—436. 72. Гуриков В. А. К вопросу развития теории теплового излучения.— В кн.: Вопросы истории естествознания и техники. М.: Наука, 1976, вып. 56/57, с. 69—72. 73. Труды III съезда Российской ассо- циации физиков. Н. Новгород, 1923, с. 39—40. 74. Глаголева-А.ркадъева А . А . Собрание трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. 431 с. 75. Arnquistw. N. Survey of early infra- red development.— Proc. Inst. Radio and Electr. Eng., 1959, vol. 47, N 9, p. 1420—1435. 76. Hammond J. H. Optical instrument.— Pat. USA, 1925, N 1542937. 77. Hoffman S. O. Method of and appara- tus for detecting and observing objects in the dark.— Pat. USA, 1920, N 1343393. 78. Циолковский К. Э. Труды по ракет- ной технике. М.: Оборонгиз, 1947. 368 с. 79. Centenall Н. Aereal Torpedo.— Pat. USA, .1921, N 1388932. 31 Заказ Xi 727 481
Использованная литература 80. Майстров Л. Е. Первый арифмометр П. Л. Чебышева,— Ист.-мат. исслед. 1961, вып. 24, с. 349—354. 81. Каган В. Счетные аппараты и посо- бия.— Энцикл. словарь Гранат, т. 12, стб. 1—14 между стб 112 и 113. 82. Винер Я. Е., Неслухоеский С. К. Энциклопедия счетных машин.— М.; Л.: Техника управления, 1931, Вып.1. 238 с. 83. Carl Zeiss Jena. Ernst and Jetzt. B., 1962. 942 S. 84. Иобст P. 120-летие фирмы «Карл Цейс Йена» и 150-летие со дня рож- дения Карла Цейса.— Астрой, журн, 1967, т. 44, вып. 1, с. 227—232. 85. Матвеев А. Д. Народное предприя- тие «Карл Цейс».— В кн.: Вопросы экономической и политической гео- графии. М.: ИМО, 1958, с. 94—107. 86. Бахрах А. М. Из истории оптиче- ского приборостроения. М.: Машгиз, 1951. Т. 1. 222 с. 87. Геодезия: Справ, руководство. М.: Изд-во Наркомхоза РСФСР, 1939. Т. 7. Инструментоведение. 300 с. 88. Новокшанова 3. К. Механическая мастерская Главного штаба.— Ист.- астрон. исслед. 1962, вып. 8, с. 331— 360. 89. Новокшанова 3. К. Профессор астро” номии и математики Корнелий Хри- стианович Рейссиг.— Там же, 1969, вып. 10, с. 159—183. 90. Новокшанова 3. К. Деятельность оп- тико-механической мастерской Гид- рографического управления Морского министерства.— Труды Ин-та исто- рии естествознания и техники АН СССР, 1959, т. 27, с. 270-279. 91. Новокшанова 3. К. Механик-самоуч- ка Андрей Васильевич Самойлов.— Там же, т. 25, с. 263—269. 92. Устройство при гидрографическом департаменте мастерской для изго- товления мореходных инструмен- тов.— Мор. сб., 1859, т. 40, № 3, с. 143—145. 93. Новокшанова 3. К. Пулковские меха- ники — создатели астрономических и геодезических иструментов.— Ист,- астрон. исслед., 1957, вып. 3, с. 485— 516. 94. Яровой Б. Д. Краткий очерк разви- тия геодезического инструментострое- ния в СССР. М.: Геодезиздат, 1955. 96 с. 95. Струве О. В. Обзор деятельности Николаевской Главной обсерватории в продолжении первых 25 лет ее су- ществования. СПб., 1854. 112 с. 96. 100 лет Пулковской обсерватории. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1945. 272 с. 97. Ченакал В. Л. Оптика в дореволю- ционной России,— Труды Ин-та ис- тории естествознания, 1947, т. 1 с. 121 — 167. 98. Урлауб И. Я. Очерк истории оптики и истории оптического производства в России. СПб., 1899. 51 с. К главе XIII 1. История первой мировой войны, 1914—1918. М.: Наука, 1975. Т. 1. 445 с. 2. Мандрыка А. П. Взаимосвязь меха- ники и техники. Л.: Наука, 1975 323 с. 3. Шапиро Я. М. Внешняя баллистика. М.: Оборонгиз, 1946. 408 с. 4. Siacci F. Balistique exterieure. Р., 1892. 474 р. 5. Военная инженерная ордена Ленина и Суворова Академия имени Ф. Э. Дзержинского: Очерк истории. М.: ВИА им. Ф. Э. Дзержинского, 1970. 406 с. 6. Маиевский Н. В. О влиянии враща- тельного движения на полет продол- говатых снарядов в воздухе.— Арт. журн., 1865, № 3, с. 1 —191. 7. Маиевский Н. В. О влиянии враща- тельного движения продолговатых снарядов на углубление их в твердые среды.— Там же, 1866, № 5, с. 1 — 100. 8. Забудский Н. Заметка к решению задач навесной стрельбы.— Там же, 1890, № 5, с. 409—413. 9. Забудский Н. О деривации сплюсну- того снаряда.— Там же, № 7, с. 649 — 654. 10. Забудский Н. Влияние вращатель- ного движения Земли на полет сна- рядов.— Там же, 1894, № 2, с. 119— 131. 11. Забудский Н. О сопротивлении воз- духа для больших скоростей снаря- да,— Там же, № 4, с. 299—306. 12. Забудский II. Об угловой скорости вращения продолговатого снаряда.— Там же, 1891, № 1, с. 1 —15. 13. Charbonnier Р. Traite de balistique exterieure. P., 1921. Vol. 1. 637 p. 14. Cranz K. Aussere Balistik. B., 1910. 15. Sparre M. Sur le mouvement des pro- jectiles oblongs autour de leur centre de gravite. P., 1891, 1893, 1904, 1911. 16. Бринк А. Внутренняя баллистика,— Mop. сб., 1900, № И, 12; 1901, № 1, 3, 4—12; 1902, № 2—6, Приложение, с. 1—370. 482
Использованная литература 17. Ларман Э. К. Аксель Вильгельмович Гадолин (1828—1892). М.: Наука, 1969. 80 с. 18. Гадолин А. О сопротивлении стен орудий давлению пороховых газов при выстреле.— Арт. жури., 1858, № 3, с. 28—75. 19. Гадолин А . Теория орудий, скреплен- ных обручами.— Там же, 1861, № 12, с. 1033-1071. 20. Третъяков Г. М. Боеприпасы артил- лерии. М.: Воениздат, 1946. 536 с. 21. Шкларевич В. Н. Об устройстве, свойствах и боевом употреблении шрапнели.— Арт. журн., 1875, № 8, с. 1—32; № И, с. 49—64; № 12, ~ с. 65-87. 22? Бринк А. Проектирование снарядов. СПб., 1894. Ч. 1. 204 с. 23. Бринк А. Прочность снарядов и действие ударных трубок в канале орудия и при встрече с вертикаль- ными преградами. СПб., 1895. 20 с. 24. Трофимов В. М. Материалы о науч- ной деятельности ученого. Л.: Воен. Арт. акад., 1966. 150 с. 25. О влиянии атмосферного давления на горение дистанционных трубок.— Арт. журн., 1865, № 8, с. 459—464. 26. Трофимов В. М. О зависимости го рения дистанционных трубок от условий стрельбы.— Там же, 1899, № 5, с. 419—428; № 6, с. 483—505; № 7, с. 641—657. 27. Головин А. Ф. О жизни и деятель- ности Дмитрия Константиновича Чернова (1839—1921). М.: Изд-во АН СССР, 1968. 50 с. 28. Чернов Д. К. Критический обзор ста- тей гг. Лаврова и Калакуцкого о ста- ли и стальных орудиях и собствен- ные Д. К. Чернова исследования по этому предмету. СПб., 1868. 42 с. 29. Чернов Д. К. О выгорании каналов в стальных орудиях.— Арт. журн., 1912, № 7, с. 841—853. 30. Ханович И. Г. Академик Алексей Николаевич Крылов (1863—1945). Л.: Наука, 1967. 251 с. 31. Крылов А.Н. Собрание трудов. О некоторых дифференциальных урав- нениях математической физики, имею- щие приложение в технических вопросах [1913]. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1949. Т. 3. Ч. 2. 482 с. 32. Крылов А.Н. Некоторые замечания о крешерах и индикаторах (1909).— Собр. трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1937, т. 4, с. 373—412. 33. Крылов А. Н. Анализ записи давле- ния в цилиндре компрессора.— Собр. трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР. 1937, т. 4, с. 413-422. 34. Макаров С. О. О непотопляемости судов,— Мор.сб., 1875, № 6, с. 1— 58. 35. Макаров С. Средства против потоп- ления.— Там же, 1876, с. 1—41. 36. Крылов А. Н. Теория корабля.— Собрание трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. Т. 3. Ч. 1. 399 с. 37. Бубнов И. Г. О непотопляемости судов.— Мор. сб., 1901, № 4 с. 111—155; № 5, с. 127—182. 38. Ногид Л. М. Теория подобия и раз- мерности. Л.: Судпромгиз, 1959. 95 с. 39. Бубнов И. Г. О погашении боковой качки водяным балластом: Докл., ноябрь 1896 г,— ЦГА ВМФ, ф. 21, кораблестроит. часть, д. 43, 1896, л. 2—10. 40. Крылов А.Н. Качка корабля.— Собр. трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1951. Т. 11. 470 с. 41. Папкович П. Ф. Очерк развития и современное состояние вопроса о виб- рации судов.— В кн.: Труды по виб- рации корабля. Л.: Судпромгиз, 1960, с. 227-261. 42. Давыдов В. В., Маттес Н. В. Строи- тельная механика корабля. М.: Реч. трансп., 1959. 378 с. 43. Крылов А.Н. Вибрация судов.— Собр. трудов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. Т. 4. 403 с. 44. Дормидонтов Ф. К. Иван Григорье- вич Бубнов: Крат, очерк жизни и деятельности.— В кн.: Бубнов И. Г. Избр. труды. Л.: Судпромгиз, 1956, с. 408—433. 45. Бубнов И. Г. Напряжения в обшивке судов от давления воды.— Мор. сб., 1902, № 8, с. 117—141; № 9, с. 111— 139; № 10, с. 119—138; № 12, с. 107— 130. 46. Волъмир А. С. Гибкие пластинки и оболочки. М.: Гостехиздат, 1956. 419 с. 47. Бубнов И. Г. Строительная механи- ка корабля. СПб., ч. 1, 1912. 330 с.; Ч. 2, 1914. 640 с. 48. Крупнов С. И. Диалектика и военная наука. М.: Воениздат, 1963. 204 с. 49. Мировая война в цифрах. М.: ОГИЗ, 1934. 128 с. 50. Федоров В. Эволюция стрелкового оружия. М.: Воениздат, 1938. Ч. 1. 198 с. 51. Федоров В. Эволюция стрелкового оружия. М.: Воениздат, 1939. Ч. 2. 314 с. 52. Гнатовский Н. И., Шорин П. А. Ис- 483 31*
Использованная литература тория развития отечественного стрел- кового оружия. М.: Воениздат, 1959. 248 с. 53. Строков А. А. Вооруженные силы и военное искусство в первой мировой войне. М.: Воениздат, 1974. 616 с. 54. Барсуков Е. Русская артиллерия в мировую войну. М.: Госвоениздат, 1938. Т. 1. 396 с. 55. Татаринов Ю. Создание и развитие минометного оружия.— Воен, вести., 1950, № 1, с. 43—50. 56. Козловский Д. Е. История материаль- ной части артиллерии. М.: Воениз- дат, 1946. 323 с. 57. Шершав А. П. К истории военного кораблестроения. М.: Военмориздат, 1952. 364 с. 58. Судостроение.— Энцикл. словарь Гранат. 7-е изд., т. 41, кн. 5, с. 394-396. 59. Давыдов А. П. Краткое изложение способа воспламенения пороха для ускорения по произволу процесса сгорания заряда и применения этого изобретения к подводной мине или торпеде. СПб., 1869. 20 с. 60. Голицын-Головкин. Приемы при ав- томатической стрельбе посредством приборов системы Давыдова.— Мор. сб., 1878, № 9, с. 145—158. 61. Кроткое А. Исторический очерк раз- вития гальванической стрельбы в нашем флоте. Там же, 1881, № 3, с. 65—95; № 5, с. 65—102. 62. Давыдов А. П. Описание системы ав- томатической стрельбы: Описание системы автоматической стрельбы из береговых батарей по движущимся судам (с. 1—4). Объяснительная за- писка по изобретению Давыдовым автоматической береговой стрельбы (с. 15—22). Литер А. Записка о до- ставлении флоту действительного бое- вого значения (с. 23—27). Литер Б. Объяснительная записка Давыдова по изобретению им автоматической судовой стрельбы (с. 29—40). СПб., 1880. 40 с. 63. Артиллерийское вооружение судов.— Техн, энцикл. СПб.: Просвещение. Т. 1, с. 262. 64. Флот в первой мировой войне. М.: Воениздат, 1964. Т. 1. 647 с. 65. Моисеев С. П. Список кораблей рус- ского парового и броненосного флота (с 1861 по 1917 г.). М.: Военпздат, 1948. 576 с. 66. Михельсон А. Подводная война 1914— 1918 гг. М.; Л.: Госвоенмориздат, 1940. 136 с. 67. Баржа П. Флот в атомный век. М.; ИЛ, 1956. 271 с. 68. Крейсои П. М. Самолеты за 20 лет, 1913—1938 гг. М.; Л.: Госмашметиз- дат, 1934. 201 с. 69. Болховитинов В. Ф. Пути развития летательных аппаратов. М.: Оборон- гиз, 1962, 131 с. 70. Gibbs-Smith С. Н. Aviation: An his- torical survey from its origins to the ende of World War II. L., 1970. 316 p. 71. Журавченко A. II. Артиллерийские вопросы авиации. Пг., 1917. 190 с. 72. История воздухоплавания и авиации в СССР. М.: Оборонгиз, 1944. 647 с. 73. Антонов А. С., Артамонов Б. А., Коробков Б. М., Магидович Е. И. Танк. М.: Воениздат, 1954. 608 с. 74. Хейглъ Ф. Танки. М.: Госвоениздат, 1933. 307 с. 75. Митчел Ф. Танки на войне. М.: Госвоениздат, 1935. 98 с. 76. Фуллер Дж. Танки в великой войне 1914—1918 гг. М.: Госвоениздат, 1923. 264 с. 77. Зайончковский А. Мировая война 1914—1918 гг. М.: Госвоениздат, 1938. Т. 2. 288 с. 78. Ганслиан Р., Бергендорф Ф. Хими- ческое нападение и оборона. М.: Гос- воениздат, 1925. 200 с. 79. Фигуровский Н. А. Очерк развития русского противогаза во время им- периалистической войны, 1914— 1918 гг. М/, Л.: Изд-во АН СССР, 1942. 97 с. К главе XIV 1. Циолковский К. Э. Реактивные лета- тельные аппараты. М.: Наука, 1964, с. 29—76. 2. Carreras R. F. Gomez Arias rocket vehicle project (1872).— In: 22nd Congr. of the 1AF; 5th History of Astronautics Symp. Bruxelle, 1971. 3. Сокольский В. H. Краткий очерк раз- вития ракетной техники. — Из исто- рии авиации и космонавтики, 1975, вып. 26, с. 113—144. 4. Сокольский В. Н. О работах Г. Ганс- виндта в области решения проблемы полета в космическое пространство .— Там же, 1973, вып. 20, с. 61—82. 5. Циолковский К. Э. Исследование ми- ровых пространств реактивными при- борами.—Науч. обозрение, 1903, № 5, с. 45-75. 6. Goddard R. II. The papers. N. Y., 1970. Vol. 1. 650 p. 7- Труды первых чтений, посвященных разработке наследия и развитию 484
Использованная литература идей Ф. А. Цандера. Секция 3, 1972. 138 с. 8. Цандер Ф. А. Космические (эфирные) корабли, которые обеспечат сообще- ние между звездами.— Из истории авиации и космонавтики, 1971, вып. 13, с. 3—36. 9. Blosset L. Robert Esnault—Pelterie: Space pioneer.— In: First steps to- ward space. Wash.: NASA, 1974, p. 5-32. 10. Oberth H. My contributions to astro- nautics.— In: First steps toward spa- ce. Wash.: NASA, 1974, p. 129—138. 11. Циолковский К. Э. Исследование ми- ровых пространств реактивными приборами.— Вести, воздухоплава- ния, СПб., 1911, № 19-22; 1912, № 2, 3, 5-7, 9. 12. Esnault-Pelterie R. Consideration sur les resultats d’un allegment indefini des moteurs.— J. phis, theor. et appl., Paris, 1913, t. 3, p. 5. 13. Циолковский К. Э. Исследования ми- ровых пространств реактивными приборами: (Доп. к I и II частям труда того же назв.). Калуга. 1914. 16 с. 14. Goddard R. Н. A method of reaching extreme altitudes.— Smithsonian Miscell. Collect., 1919. Vol. 71, N 2. 69 p. 15. Сокольский В. H. Работы отечествен- ных ученых — пионеров ракетной техники.— В кн.: Пионеры ракетной техники. М.: Наука, 1964, с. 601 — 634. К главе XV 1. Менделеев Д. И. Основы химии. 5-е изд. СПб., 1889. 780 с. 2. Принцип относительности. [М.; Л.]: ОНТИ. Гл., ред. общетехн, лит., 1935. 386 с. 3. Вор Н. Три статьи о спектрах и строении атомов. М.’, Пг.: Госиздат, 1923. 156 с. 4. Бор Н. О сериальных спектрах элементов.—Успехи физ. наук, 1922, т. 3, с. 29—64.
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ 1ббе Эрнст (АЬЬё Е.), 1840—1905 351, 361, 365, 367—370, 372, 373, 394 Абданк-Абаканович Б. (Abdank- Abakanowicz В.), 1852—1900 393 Абней В., 1881 г. 378 Абрамов Н. М., 1904 г. 208 Адер Клеман (Ader С.). 1841—1925 270, 285, 303 Азаров Н. Н. 423 Айртон Вильям Эдвард (Ayrton W. Е.), 1847—1908 357 Акимов II,, 1896 г. 336 Акимов Н. П., 1920 г. 234 Александерсон Эрнест (Alexander- son Е. F. W.), 1878—1950 317 Алексеев Г. В. 186 Алисов Михаил Иванович, ок. 1830—1898 326 Альбицкий Петр Михайлович, 1836—1880 409 Ампер Андре Мари (Атрёге А. М.), 1775—1836 50, 76 Амслер A. (Amsler J.), 1823—1912 392 Андре Соломой Август (Апйгёе S. А.), 1854 — 1897 282 Андреев Иван Иванович, 1880— 1919 169—171 Аносов Павел Петрович, 1799— 1851 134, 136 раго Доминик Франсуа Жан (Ara- go D. F. J.), 1786—1853 50, 51 Ариас Ф., 1872 г. 266, 435 ФКО Георг (Arko G.), 1869—1940 314, 317 рмат Т., 1896 г. 335, 336 ррениус Сванте Август (Arrhe- nius S. А.), 1859—1927 139, 140, 444 рцберг, 1866 г. 386 ршадакон Эрнест (Archdeacon Е.), 1863—1957 274 ршро Анри Жозеф (Archereau И. J.), 1819 — 1893 55 ссур Леонид Владимирович, 1878—1920 45 стон Фрэнсис Вильям (Aston F. W.), 1877—1945 452 Аткинсон (Atkinson), 1860 г. 98 Ауэр фон Вельсбах Карл (Auer von Welsbach С.), 1858—1929 188 Афанасьев П. А., кон. XIX — нач. XX вв. 24 Багратион Петр Романович, 1818— 1876 129 Байер Адольф (Baeyer A. von), 1835 — 1917 195, 199 Байков Александр Александрович, 1870—1946 136, 201 Бакеланд Лео Генрих (Baekeland L. И.), 1863—1944 195 Балюкевич Федор Иванович, г. р. неизв.— ум. 1896 304 Барановский Владимир Степано- вич, 1846—1879 417 Баркла Чарлз (Barkla Ch.), 1877— 1944 354 Барлоу, 1868 г. 264 Барлоу Питер (Barlow Р.), 1776— 1862 51 Барон Дженни М., 1885 г. 203 Барроуз Вильям С. (Burroyghs W. S.), 1857 — 1898 388 Бартон (Barton) 252 Бартон В. (Barton V.), 1913, 1915— 1918 гг. 186 Барщевский, 1845 г. 54 Баттлер, 1867 г. 266 Баушингер И. (Bauschinger J.), 1834—1893 208, 254 Бауэр Андреу (Bauer А.), 1811 г. 323 Бах Карл (Bach К.), 1847—1931 46, 204, 215 Ботфорт Ф. (Bachforth), 1865— 1870 гг. 406 Бейн В. (Bein W.), 1896 г. 176 Бейерле Матиас (Вйиг1е М.) 392 Бейрд Вильям (Byerd W.), 1864 г. 87 Бекетов Николай Николаевич, 1827—1911 142 Беккер (Becker), 1883—1890 гг. 250 Беккерель Антуан Анри (Becque- rel А. Н.), 1852—1908 445, 446 Беланже Жан Батист (Belanger J. В.), 1790—1874 43 Белелюбский Николай Аполлоне! вич, 1845 — 1922 201, 255 1 Белл Александер Грейам (Bell A. G.), 1847—1922 292, 307-1 303, 305, 308,^342, 343, 345, 37oJ 381 ' | Белл Исаак Лотиан (Bell I. L.)| 1816—1904 134 ' I Белл Патрик (Bell Р.), 1799—186Я 36 1 Бельвиль 48 I Беляев Николай Иванович, 1877—| 1920 133 | Бенардос Николай Николаевич! 1842—1905 64 I Бентли, 1884 г. 230 1 Бенц Карл Фридрих (Benz К. F.)l 1844—1929 243—245 1 Бердичевский-Апостолов Соломон Михайлович, 1893 г. 306, 307 Беринго Л. М., 2-я пол. XIX в. 193 Берлинер Эмиль (Berliner Е.), 1851 — 1929 301—303, 342, 344, 346 Бернет Д. (Burnett D.), 1860 Г.| 294 I Бернулли Даниил (Bernoulli D.)J 1700—1782 283 ! Бертло Пьер Эжен Марселей (Bert- helot Р. Е. М.), 1827—1907 140, 142, 143 Бертолле Клод Луи (Berthollet С. L.), 1748—1822 734, 736, 165 Берцелиус Иёнс Якоб (Berzeli- us J. J.) 1779—1848 134, 141 Бессемер Генри (Bessemer Н.), 1813—1898 116—118 Бетено Жозеф (Bethenod J.), 1883— 1944 317 Бетуландер Г., 1919 г. 307 Бианки Д., 1910 г. 409 Бивен Эдвард Джон (Bevan Е. J-) 1856—1921 193, 194 Вид М., 1908 г. 207 Бидл Клейтон (Beidle С.), 1893 Г. 793 Био Жан Батист (Biot J. В.), 1774 — 1862 50 Биркеланд Кристиан Олаф (В1г- 486
Именной указатель Iceland К. О.), 1867—1917 159— 162 Блазиус Г. (Blasius Н.), р. 1883 — г. см. неизв. 288 Блати Отто Титус (Bldthy О. Т.), I860-1939 58 Блейк Френсис (Blake F.), 301— 303 Блерио Луи (Bldriot L.), 1872— 1936 275, 276 Блинов Федор Абрамович, 1827— 1899, по др. данным 1832—1902 37 Блондель Андре Эжен (Blondel А. Е.), 1863—1938 314 Блондло Рене (Blondlot R.), 1849— 1930 308 Бобылев Дмитрий Константинович, 1842—1917 283 Богданович Евгений Васильевич, р. 1829 — г. см. неизв. 219 Богуславский, 1896 г. 255 Боденштейн Макс (Bodenstein М.); 1871—1942 179 Во де Роша Альфонс (Beau de Roc- has А.), 1815—1891 243 Бодо Жан Морис Эмиль (Baudot J. М. Е.), 1845—1903 294, 295 Бокий Борис Иванович, 1873— 1927 101 Болдуин Ф., 1872 г. 387 Болдырев И. В., 1878—1881 гг. 336 Болле Леон (Во11ёе L.), 1889 г. 389, 390 Болховитинов Виктор Федорович, 1899—1970 268 Вольман А. Н., 1863 г. 385 Больцман Людвиг (Boltzmann L.) 1844—1906 377 Бор Нильс Хенрик Давид (Bohr N. Н. D.), 1885—1962 453, 454, 456, 457 Бородин Александр Парфеньевич, 1848—1898 225 Бос Джагдиш Чандра (Bose J.), 1858—1937 309 Бош Карл (Bosch С.), 1874—1940 166—168 Брайт, 1888 г. 326 Враконно A. (Braconnot И.), 1780 или 1781—1855 193 Брандт A. (Brandt), 1864, 1898 гг. 86, 257, 258, 260 Бранли Эдуард (Branly Е.), 1844— 1940 308—310 Брауер Э. (Brauer Е.), 1900, 1913 гг. 169 Браун Д. С. (Brown D. 8.), 1866 г. 267 Браун К. (Braun), 1887 г. 142 Браун Карл Фердинанд (Braun К. F.), 1850—1918 314, 317 Брауэр Георг Константинович, 1816—1882 398, 399 Бреге Луи (Breguet L.), 1907 г. 275, 276 Брентон (Brunton), 1864 г. 89 Бринк Антон Францевич, р. 1851 — г. см. неизв. 407, 409, 411, 412 Броун Чарльз (Brown Ch.), 1863— 1924 63, 77 Брук Антониус Иоганнес ван ден (Broek A. J. van den), 1870— 1926 452 Брунк (Brunck), 1887 г. 189 Брьюстер (см. Брюстер) Брэгг Вильям Генри (Bragg W. Н.) 1862—1942 354 Брэгг Вильям Лоренц (Bragg W. L.), р. 1890 354] Брэдли Чарльз Шенк (Brad- ley Ch.), 1853—1923 59, 159 Брэе, 1838 г. 324 Брюнель Изамбард Кингдом (Bru- nel I. К.), 1806—1859 207 Брюнель Марк Изамбард (Brunel М. I.), 1769—1849 263 Брюстер Дейвид (Brewster D.), 1781—1868 214, 330 Бубнов Иван Григорьевич, 1872— 1919 412—415, 424, 425 Будников Петр Петрович, 1885— 1968 202 Булатов, 1893 г. 411 Буллок Вильям (Bullock W.), 1813—1867 324 Буль (Booll), 1931 г. 391 Булювар 150 Бунзен Роберт Вильгельм (Bun- sen R. W.), 1811—1899 143, 348, 349, 408 Буняковский Виктор Яковлевич, 1804—1889 386 Бураков И., 1861 г. 385 Бурместер Людвиг (Burmester L.), 1840—1927 44, 45 Бурсель Шарль (Bourseul Ch.), 1829—1912 299 Бутаков Григорий Иванович, 1820 — 1882 423 Бутлеров Александр Михайлович, 1828—1886 143, 144, 194, 197 Бушар Гюстав (Bouchardat G.), 1842—1919 196 Бызов Борис Васильевич, 1880— 1934 197 Бэббидж Чарльз (Вэбидж) (Bab- bage Ch.), 1792—1871 386, 392 Бэкон Роджер (Bacon R.), ок. 1214 — ок. 1292 329 Вааге Петер (Waage Р.), 1833— 1900 140, 155 Вавилов Сергей Иванович, 1891- 1951 365 Вайс Г. (Weiss), 1887 г. 207 Ванденвин Флорен (Vandenvin F. 1864 г. 89 Ван-Депуль Чарльз Джозеф (V; Depoele Ch. J.), 1846—1892 2 Вандермонд Александр Теофи. (Vandermonde А. Т.), 1735 1796 136 Ван-дер-Поль Балтазар (Van d< Pol В.), 318 Ван дер Эльст (Van der Elst), 2 пол. XIX в. 89 Вант-Гофф Якоб Хендрик (Vai Hoff J. Н.), 1852—1911 139, U 142 Варли Кромвель Флитвуд (Vari С. F.), 1828—1883 52 Варли Семьюэль Олфред (Vi ley S. А.), 60-е гг. XIX в. 52 Ватсон Томас A. (Watson Т. А 1875 г. 301 Ващук Ф., 1879 г. 173 Вейсман Август (Weismani 1834—1914 448 Вёлер Фридрих (Wohler F.), 1800 1882 143 Вельдон Вальтер (Weldon W 1832—1885 145, 172, 173 Вельтман 393 Вельферт Г., 1897 Г. 282 Верген Эмануэль (Verguin Е 1859 г. 198 Вертгейм Вильгельм Г. (We heim W. G.), 1815—1861 296, 2 Вестингауз Джордж (Георг) (W tinghouse G.), 1846—1914 1 Вестон Э., 1888 г. 357 Ветцман, нач. XX в. 372 Ветчинкин Владимир Петрове 1888—1950 288 Вибе 24 Виксцемский А. Ф., 1889 г. < Виллетор 392 Вилсон К., 1891 г. 214 Вильгельми Людвиг Фердинг (Willhelmy L. F.), 1812—14 140 Вильд Генрих (Wild Н.), 187 1951 364 Вильямс Чарльз Хансон Греви. (Williams Ch. Н. G.), 1829—Г 196 Вин Вильгельм (Wien W.), 186 1928 377 Вин Макс (Wien М.), 1866—1 317 Винклер Клеменс Александр (W. ler С. А.), 1838—1904 141, 155 487
Именной указатель Винтон Александр (Winton А.), кон. XIX в. 243, 244 Виппль К. (Whipple), XIX в. 22 Витворт Джозеф (Whitworth J.), 1803—1887 79, 24, 25 Витт Отто Николаус (Witt О. N.), 1853—1915 198 Виттенбауэр Фердинанд (Witten- bauer F.), 1857—1922 45 Власьев Сергей Николаевич, 1904 г. 418 Войнаровский Павел Дмитриевич, 1866 — 1913 78, 304 Войслав Сигизмунд Григорьевич, 1850—1904 101 Вологдин Валентин Петрович, 1881 — 1953 317 Вольке Христиан Генрих (Wolke СП. Н.) 1741 — 1825 297 Вольф Маврикий Осипович, 1825— 1883 328 Воскобойников Н. И. 181 Воткей Карл, 1880 г. 401 Вреден Роберт Робертович, 1837— 1893 304 Второв Николай Александрович, 1866—1918 204 Вуазен Габриель (Voisin G.), р. 1880 —г. см. неизв. 274—276, 278 Вуд В., 1873 г. 36 Вуич 410 Вуйя Траян (Vuia Т.), 1872—1950 275 Вульф Георгий (Юрий) Викторо- вич, 1863—1925 354 Вышнеградский Иван Алексеевич, 1831 — 1895 44, 407 Вьель П. (Vielle Р.), 1883, 1884 гг. 409, 417 Сабер фриц (Haber F.), 1868—1934 142, 165—168 ’’аврипснко Александр Павлович, 1861 — 1914 24, 360 Гаврилов Сергей, 1890, 1891 гг. 186, 187 Л1ДОЛИН Аксель Вильгельмович, 1828—1892 24, 407, 410, 411 Гаккель Яков Модестович, 1874— 1945 236, 276, 278, 279 ’алеркин Борис Григорьевич, 1871 — 1945 414 ’алилей Галилео (Galilei G.), 1564—1642 365, 371 'аманн Г. (Hamann), 1905, 1925 гг. 388, 389 ан Филипп М. (Hahn Р. М.), 1739 — 1790 385 ансвиндт Герман (Ganswindt Н.), 1856—1934 435, 436 Гаранкин Ф. П., 1915 г. 226 Гарбе, 90-е гг. XIX в. 48 Гарриес Карл Дидрих (Harries С. D.), 1886—1923 197 Гарт 24 Гартииг 24 Гартман И., 1904 г. 371 Гасе Т., 1917 г. 382 Гатцук А. Д., XIX—XX вв. 23 Гау Элис (Howe Е.), 1819—1867 248 Гаусс Карл Фридрих (Gauss К. F.), 1777 — 1855 294, 360, 366 Гвоздев Евгений Иванович, 1847 — 1896 304 Гебель Генрих (Goebel Н.), 1818— 1893 54 Гедеонов Дмитрий Данилович, 1854 — 1908 396 Гёёг, 1900 г. 367 Гей-Люссак Жозеф Луи (Gay-Lus- sac J. L.), 1778—1850 134, 179 Гейн Эмиль (Hein Е.), 1867—1922 137 Гельвих Петр Августович 407 Гельмгольц Герман Людвиг Фер- динанд (Helmholtz Н. L. F.), 1821 — 1894 134, 283, 291, 300, 368 Генкок Томас (Hancock Т.), 1786— 1865 194, 195 Генпебик Ф., 1892 г. 207, 208 Генри (Henry), XIX в. 36 Генри (Henry), 1884 г. 230 Генри Джозеф (Henry J.), 1797— 1878 50, 51, 76 Гербер, 60-е гг. XIX в. 250 Гербст Василий Федорович, 1842— 1908 398, 399 Герене П. (Herentz Р.) 136 Герман Александр Петрович, 1874—1953 101 Германн (Hermann), 1814 г. 392 Гертер Фердинанд (Herter F.), 1868 г. 145 Герц Генрих Рудольф (Hertz Н. R.), 1857 — 1894 308—311, 352, 377, 378, 443, 448 Гершель Вильям Фридрих Виль- гельм (Herschel W. F. W.), 1738 — 1822 365, 374, 375 Гершуи Александр Львович, 1868— 1915 373, 374, 400, 402 Гесс Герман Иванович, 1802—1850 141, 142, 407 Гессбергер И. (Hessberger J.), 1871 — 1934 161 Гефнер-Альтенек Фридрих (Heff- ner-Alteneck F.), 1845—1904 53 Гешвенд Федор Романович, 1839— 1890 226, 268 Гибаль (Giballe), кон. XIX__иа3| XX вв. 99 Гиббонс Д., 1-я пол. XIX в. ц0 Гиббс Джозайя Виллард (Gibbs J. W.), 1839—1903 44 Гиббс Эдуард Диксон (Gibbs Е. D.) г. р. неизв,—ум. 1912 58 * Гиббс-Смит Чарльз (Gibbs-Smith Ch. Н.), 280 Гилиланд 305 Гильбрет Ф. Б. (см. Джилбрет) Гинтль Юлиус (Вильгельм) (Gtatl J. W.), 1804—1883 295 Гипп, XIX в. 349 Глаголева-Аркадьева Александра Андреевна, 1884—1945 378 Гловер Джон (Glover J.), 1817___ 1902 154 Глухов Николай Гаврилович, 1831 — 1893 173 Глушков Иван Николаевич, 1873___ 1916 106 Гобято Леонид Николаевич, 1904 г. 418 Говард (Howard), 50—60-е гг. XIX в. 36 Годдард Роберт Хитчингс (God- dard R. Н.), 1882—1945 437— 439, 441, 442 Голицын Борис Борисович, 1862— 1916 373, 377 Голлерит Г., 1860—1929 390—392 Голубицкий Павел Михайлович, 1845—1911 303, 305 Гольдберг И. 326 Гольдшмидт Рудольф (Goldsch- midt R.), 1876—1950 317 Голяр Люсьен (Gaulard L.), 1850— 1888 58 Гоманн Вальтер (Hohmann W.), 1880 — 1943 437 Гонелл, 1824 г. 392 Гонигман Моритц (Honigmann М.), 1844—1918 150, 153 Гопкинс (Hopkins) 390 Гопкинсон Джон (Hopkinson !•)> 1849 — 1898 58, 61 Гопкинсон Эдуард (Hopkinson Е.), 1884 г. 58 Горбов Александр Иванович, 1859 1939 161, 162 Гордон Джемс Эдуард (Gor- don J. Е.), 1852—1893 53 Гордон Льюис М. 253 Горнер У., 1833 г. 331, 332 Горяйнов Александр Михайлович, 1894 г. 122 Горяйнов Юрий Михайлович, 1866 — 1923 122 Горячкин Василий Прохорович, 1868—1935 45, 46 488
Именной указатель уоу г. м. (Howe Н. М.), 1848— 1922 137 Гофман Август Вильгельм (Hof щанп A. W.), 1818—1892 189, 198 ГоФман С-» 1919 г. 383 рохман Хаим Иегудович, 1851 — 1916 44 Грабак Йозеф (НгаЪйк J.), 1833 1921 100 Граве Иван Платонович, 1874— 1960 407, 409 Грамм Зеноб Теофиль (Gramme S. Т.), 1826 — 1901 52, S3, 57, 58 Грамолин А. Ф., 1915 г. 132 Грасгоф Франц (Grashof F.), 1826— 1893 44 Гребе Карл (Graebe С.), 1841— 1927 199 Гребенщиков Илья Васильевич, 1887—1953 374, 402 Грегори В. (Gregory W.), 30-е гг. XIX в. 196 Грей Илайша (Gray Е.), 1835— 1901 292, 301 Гретц Л., 1897 г. 358 Григорович Дмитрий Павлович, 1883—1938 27S, 280, 289, 429 Гриневецкий Василий Игнатьевич, 1871—1919 45 Грисс Иоганн Петер (Griess J. Р.), 1829—1888 198 Гриффитс А. А., 1917 г. 214 Громека Ипполит Степанович, 1851 — 1889 101 Грум-Гржпмайло Владимир Ефи- мович, 1864 — 1928 402 Грюнер Л. (Grilner), 1872 г. 110, 134 Губкин Иван Михайлович, 1871 — 1939 101 Губонин Петр Ионович, 1825— 1894 181, 183 Гудцов Николай Тимофеевич, 1883—1957 136 Гудьир Чарльз (Goodyear Ch.), 1800—1860 194, 195 Гуе Р. де (Goue И. de), 1902— 1906 гг. 282 Гук Роберт (Нооке В.), 1635—1703 204, 254, 298 Гулъдберг Като Максимилиан (Guldberg С. М.), 1836—1902 140, 155 Гунтер Эдмунд (Gunter Е.), 1581— 1626 392 Гупи Амброз (Goupy А.), 276 Гупийер Гатон (Goupilliere Н.), 1833 — 1927 43 Гупиль М. (Goupil М. А.), 1884 г. 270 Гюйгенс Христиан (Huygens Ch.), 1629—1695 365 Гюмбель Л. (Giimbel L.), 1901 г. 414 Давыдов Алексей Павлович, 1826 1904 423 Даймлер Готлиб (Daimler G.), 1834—1900 ?в, 102, 235, 243—245 Дальтон Джон (Dalton J.), 1766— 1844 133, 196, 444 Д’Арсонваль Жак Арсен (d’Arson- val J. А.), 1851 — 1940 356, 357 Дафт Лео (Datt L.), 1883 г. 230 Дёберейнер Иоганн Вольфганг (D6- bereiner J. W.), 1780—1849 141 Девенпорт Томас (Davenport Т.), 1802—1851 51 Де Женнь A. (De Gennes А.), 1900 г. 86 Дезорм Шарль Бернард (Desor- mes Ch. В.), 1777—1857 или 1862 141, 145 Декарт Рене (Descartes R.), 1596— 1650 365, 367 Делагранж Леон (Delagrange L-), 1873—1910 275 Де ла Рив Огюст (de la Bive А. А.), 1801 — 1873 296, 299 Деларю, 1820 г. 53, 54 Делению, 1879 г. 341 Делоне Николай Борисович, 1856— 1931 44 Дель Пропосто, 1904 г. 238 Депесси Л. (Despassis Б. И.), 1890 г. 193 Дейре Марсель (Deprez М.), 1843— 1918 57, 204, 356, 444 Дери Микша (D6ri М.), 1854—1938 58, 63 Детруа 64 Де Форест Ли (De Forest L.), 1873— 1981 318, 319 Дефосс Рене (Desfosses В.), 1828 г, 163 Де Фриз (Де Фрис) Хуго (De Vries), 1848—1935 448 Джевецкий Степан Карлович, 1843—1938 283, 284, 288 Джеффри (Jeffrey), 1877 г. 87 Джилбрет Франк Б. (Gilbreth F. В.) 9, 209 Джинс'Джеймс Хопвуд (Jeans J.), 1877—1946 377 Джонсон Э„ 1903—1904 гг. 345 Джонстон, 1878 г. 37 Джоуль Джеймс Прескотт (Joule J. Р.), 1818 — 1889 64, 134 Дзержкович А. А., 1865—1934 407 Дидрихсон 54, 55 Дизель Рудольф (Diesel В.), 1858— 1913 26, 102 Дикон Генри (Deacon Н.), 1822— 1876 145, 172, 173 ДИКСОН У. 332, 334 Динник Александр Николаевич, 1876—1950 254 Дихман К. К., 1905 г. 122 Долбер А. Е. (Dolbear А. Е.), 303 Доливо-Добровольский Михаил Осипович, 1862 — 1919 59—63, 76, 77, 205 Дорошенко Григорий Яковлевич, 1846 — 1910 101 Дрейфус, 1921 г. 194 Дроздов Николай Федорович, 1862 — 1954 407, 409 Дубинин 1 Василий Алексеевич, 1823 г. 181 Дубинин Герасим Алексеевич, 1823 г. 181 Дубинин Макар Алексеевич, 1823 г. 181 дукс В., 1913 г. 179 Дурляхов Роберт Августович 1856—1937 407 Дыман В. Л. 412 Дымши Г. П., 1906 г. 409 Дьюар Джеймс (Dewar J.), 1842- 1923 159, 279 Дьюар X. Г. (Dear Н. G.), 1838 1840 гг. 146, 256 Дьюреа Д. Ф., 1893 г. 243, 244 Дэви Гемфри (Davy Н.), 1778—182 53, 64, 141 Дюкрете Эжен (Ducretet Е.), 1844- 1915 314, 315 Дюма Жан Батист Андре (Dunu J. В. А.), 1800—1884] 143, 181 196 Дютер Ф. Ш. Л., 1889 г. 203 Дюфур М. Л. (Dufour М. Б.), 1862 : 411 Егоров Николай Григорьевич, 1849—1919 30 8 Едерин Эдвард (Jfiderin Е.), 1852- 1923 397 Езерский Федор Венедиктович, 1892 г. 385 Елин И. И., 80-е гг. XIX в.'18 Жансен Пьер Жюль Сезар (Jansse Р. J. С.), 1824 — 1907 332, 33 Жерар Шарль Фредерик (Gerhart Ch. F.), 1816 — 1856 143 Жилле Л. (Gillet L.), 2-я по. XIX в. 169 Жильбер Филипп (Gilbert Р. 1832 — 1892 44 Жиро Шарль (Girault Ch. F. р. 1818 — год см. неизв. 132 Жиффар Анри (Giffard Н.), 1825 1882 266 489
Именной указатель Именной указатель _____________________________ Жобар (Jobart), 1838 г. 54 Жонваль Н. Ж, (Jonval), 40-е гг. XIX в. 82, 83 Жоссель 24 В Жуковский Николай Егорович, 1847—1921 45, 283—289 Журавский Дмитрий Иванович, 1821—1891 253 Забудский Григорий Александро- вич, 1854—1930 467 Забудский Николай Александре. вич, 1853—1917 406—410, 417 Занг, 1852 г. 392 Зарубин Павел Алексеевич, 1816—1886 392 Зворыкин Константин Алексеевич, 1861—1928 2 4 Зеебек Томас Иоганн (Seebeck Т. J.), 1770—1831 375 Зейберт Рудольф э Зейдель Л., кон. XIX в. 366 Зелинский Николай Дмитриевич, 1861 — 1953 186, 432, 433 Зеллинг Эдуард (Selling Е.), 1886 г. 390 Зенефельдер Алоиз (Senefelder А.), 1771—1834 326 Зернов Дмитрий Степанович, I860— 1922 45 Зизмонди, 1845 г. 257 Зинин Николай Николаевич, 1812— 1880 86, 143, 189, 198 Зинстеден Вильгельм Иозеф (Sin- steden W.), 1803—1891 52 Зоммерфельд Арнольд Иоганн (Som- merfeld A. J.), 1868 —1951 289, 318, 454 Ябн Сина (Абу Али Хусейн ибн Абдаллах ибн Хасан ибн Али ибн Сина), (Авиценна), 980— 1037 329 1ваницкий, 1865 г. 107 Игнатьев Григорий Григорьевич, 1846—1898 304 Ижевский Василий Петрович, 1863—1926 132 Язносков Александр Александро- вич, 1845—1911 121 1кклз Вильям (Eccles W.), 1912 г. 318 1льгнер К. (Ilgner К.), 1903 г. 62 1НЧИК Ф. А., 1886, 1888 гг. 184 Гогансен Вильгельм Людвиг (lohannsen W. L.), 1857—1927 448 Гоффе, 1881 г. 386 Гоффе Абрам Федорович, 1880— 1960 352, 355, 373 Гпатьев Владимир Николаевич, 1867—1952 168, 169, 171 '.стмен Д., кон. XIX в. ззз Йедлик Аньош Иштван (ledlik А. I.), 1800—1895 51, 52 Кавендиш Генри (Cavendish Н.), 1731 — 1810 159 Калери Афанасий Кириллович, 1893, 1896, 1901 гг. 90, 91 Каплан Виктор (Kaplan V.), 1876— 1934 83 Капп Гизберт (Карр G.), 1852— 1922 79 Карлейль Энтони (Carlisle А.), 1768—1840 64 Карно Никола Леонар Сади (Car- not N. L. S.), 1796—1832 134 Каро Никодим (Caro N.), 1871— 1935 163 Карпанье Ж., 1895 г. 337, 357 Карстен Карл Иоганн Бернхард (Karsten К. J. В.), 1782—1853 134 136 Кастнер Гамильтон Юнг (Castner Н.), 1885 г. 175, 176 Каугерт Федор Андреевич, р. 1802 — г. см. неизв. 37 Каупер Эдуард Алфред (Cowper Е. А.), 1819—1893 109 Качалов Николай Николаевич, 1883—1961 374, 402 Кегресс, 1917 г. 431 Кейз, 1914 —1918 гг. 382 Кейли Артур (Cayley А.), 1821 — 1895 44 Кейли Джордж (Cayley G.), 1773— 1857 265, 266, 271, 283 Кельнер Карл (Kellner К.), г. р. неизв.— ум. 1905 175, 176 Кёнен М. 1887 г. 207—209 Кёниг (Konig), 2-я пол. XIX в. 339 Кёниг Фридрих (K6nig), 1774— 1833 323, 324 Кеннеди Александр (Kennedy А.), 1847 — 1928 44 Кеннеди А. Б. В. (Kennedy А. В. W.), 1885 г. 58 Кеннели М. Д. (Connoly М. D.), 1879 г. 306 Кеннели Т. Э. (Connoly Т. Е.), 1879 1883 гг. 306 Кеннели Артур Эдвин (Kennel- ly А. Е.), 1861—1939 318 Кёпе (Коере), 1877 г. 95 Кеплер Иоганн (Kepler J-), 1571— 1630 367 Керзон Джордж Натаниел (Cur- zon G. N.), 1859 — 1925 102 Кертис Гленн Хемонд (Curtis G.H.), 1879 — 1954 276, 428 Кеттеринг Чарль Франклин (Ket- tering Ch. F.), 1876—1958 244 Кибальчич Николай Иванович 1853—1881 268, 435 ” Кинд Карл Г. (Kind С. G.), 1843 в 102 Кирпичев Виктор Львович, 1845-. 1913 44, 214 ’ ~~ Кирхгоф Густав Роберт (Kirchhoff G. R.), 1824 — 1887 204, 291 348—350, 377 ’ Кирхгоф Константин Готлиб Си- гизмунд (Kirchhoff к. G. s) 1764—1833 141 ' * Кирхер Атанасиус (Kircher А) 1601—1680 329 '* Киснемский Гавриил Петрович 1906 Г. 409 ’ Кларинваль 24 Кларк К. X. В. (Clark С. Н. W.) 60-е гг. XIX в. 52 Кларк Алван (старший) (Clark А.), 1804—1887 362, 363 Кларк Алван Грэм (младший) (Clark А.), 1832—1897 362, 368 Кларк Джордж (Clark G.), 1827___ 1891 362, 363 Классон Роберт Эдуардович, 1868— 1926 73 Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль (Clausius R. J. Е.), 1822—1888 134 Клей (Kley), 1875 г. 96, 98 Клейн Роман Иванович, 1858— 1924 204 Клейншмидт Эрлих (Kleinschmidt Е.), 1900 г. 291 Клеман Николя (Clement N.), 1779 — 1841 141, 145 Клемент Джозеф (Clement I.), 1779—1844 19 Клягинский П. П., 1866 г. 324 Книппинг П., 1912 г. 354 Книтч Теофил Жозеф Рудольф (Knietsch Т. J. R.), 1854—1906 156 Кноп 83 Кокилья 24 Кокорев Василий Александрович, 1817—1889 181, 182 Колбасьев Евгений Викторович, 1862—1918 304 Колосов А. К. 170 Кольбе Адольф Вильгельм Герман (Kolbe A. W. Н.), 1818—1884 143 Комаров Д. М„ 1902 г. 412, 417 Компанейский Б. Н., нач. XX в. 385 Кондаков Иван Лаврентьевич, 1857—1931 196 Кондратюк Юрий Васильевич, 1897—1942 437, 441, 442 Коннор Р. Д., 1915 г. 126 Консидер А. Г., 1889, 1902 гг. 208, 216 Кёхлин Морис (Koechlin М.) 210 | Константинов Константин Ивано. val К. G. Р.), 1845—1913 25, 26, 31 Лавуазье Антуан Лоран (Lavoi- sier A. L.), 1743—1794 133 Лазарев В. И., 1885 г. 97 Лазарев Петр Петрович, 1878—1942 373 Ламбриго, 1879 г. 341 Ламе Габриэль (Lamd G.), 1795— 1870 410 Ланглей (Ленгли) Сэмюэл Пирионт (Langley S. Р.), 1834—1906 376, 377, 382 Лангфорд 391 Ланстон, 1892 г. 326 Ланчестер Ф. В. (Lanchester F. W.), 1868—1946 285,288 Лаплас Пьер Симон (Laplace Р. S.), 1749—1827 50 Лата, 1906 г. 255 Латам Хубер (Latham Н.), 335 Латам У. (Latham W.), 1895 г. 335, 336 Латам Хубер (Latham Н.), 1883— 1912 276 Лауэ Макс Феликс Теодор (LaueM.), 1879—1960 354 Лачинов Дмитрий Александрович, 1842—1902 57 Лебедев Александр Алексеевич, 1893—1969 374 Лебедев Владимир Александрович 278 Лебедев Петр Николаевич, 1866— 1912, 350, 352, 353, 373,377, 378, 448 Лебедев Сергей Васильевич, 1874— 1934 197 Леблан Никола (Leblanc N.), 1742—1806 144, 145, 149 Лебоди (Lebaudy), 1902—1906 гг.232 Ле Буланже (Le Boulange), 1863 г. 406 Левавассер Леон (Levavasseur L.), 1863—1922 271, 275 Леганье Г., 1909 г. 276 Лейбниц Готфрид Вильгельм (Leib- niz G. W.), 1646—1716 385, 387, 389 Лейнер, 1878 г. 386 Лейнер Георг (Leiner G.), 1897 г. «5 Лейсс К. 373 Лекок де Буабодран Поль Эмиль (Lecoq de Boisbaudran Р. Е.), 1838—1912 138 Ленин Владимир Ильич, 1870—1924 3, 6—11, 13, 16, 39, 42, 67, 68, 72, 102, 116, 217, 222, 226, 227, 247, 248, 264, 328, 329, 338, 339, 403, 405, 443, 445, 446, 449, 450, 45в— 458 , 460, 462—465 вич, р- 1817, по др. данным 1919- ум. 1871 406, 407 «ондельман Д., 1910 г. 216 КорДС Д-, 1846 г. 237 КоРяо'7ИС Гюстав Гаспар (Coriolis G. G.), 1792—1843 393 Корлис Джордж (Corliss D.), 1817 — 1888 47 Корню Поль (Cornu Р.), 1907 г. 275 Коссель Вальтер (Kossel W.), 1888—1956 454 Костович Огнеслав (Игнатий) Сте- панович, 1851—1916 243 Котансен М. Ж., 1889 г. 203 Коулье братья, 1884 г. 65 Коффен, 90-е гг. XIX в. 64 Дочуков П. В. 170 Кравец Торичан Павлович, 1876— 1955 373 Кранц Карл (Cranz К.) 1817—1871 | 408 Кратценштейн Христиан, 1770 г. 339 Кресс Вильгельм (Kress W.), 1846— 1913 271 Крид Ф. Д. (Creed F. G.), 1871—- 1957 293 Кристоф П., 1899 г. 215, 216 Кро Шарль, 1877 г. 339, 342, 345 Кросс Чарльз Фредерик (Cross Ch. F.), 1855 — 1935 193, 194 Крукс Вильям (Grookes W.), 1832— 1919 159, 308 Крылов Алексей Николаевич, 1863—1945 239, 373, 393, 400, 407, 412—415, 422, 424, _462 Куанье Ф., 1861 г. 207 Кугье Эмиль 210 Кузнецов IL, 1912—1913 гг. 204 Кузнецов Н. Г., 1905 г. 236 Кузнецов Николай 'Николаевич, 1870 г. 121 Кузьминский Павел Дмитриевич, 1840 — 1900 26, 237, 462 Кулепётов Н. М. 171 Кульман Карл (Culmann К.), 1821 — 1881 250 Куммер, 1846 г. 386 Курнаков Николай Семенович, 1860—1941 136, 402 Кутта В. (Kutta W.), 1867—1944 287 Кюблер (КйЫег), 90-е гг. XIX в. 69 Кюльман Фридерик (Kuhlmann’F.), 1803 —1881 или 1882 169 Кюри Пьер (Curie Р.), 1859—1906 446, 449 Лаборд Эдмонд (Laborde Е.), 1860 г. 292, 297 Лабуле Шарль Пьер (Laboulaye Ch. р.), 1813 — 1886 43 Лаваль Карл Густав Патрик (La- Ленуар Этьенн (Lenoir Е.), 1822— 1900 102, 238 Ленц Эмилий Христианович, 1804— 1865 50, 64, 291, 407 Ленце 253 Леонард Вард (Leonard W.), 1892 г. 62 Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci), 1452—1519 270, 329 Лермонтова Юлия Всеволодовна, 1846—1919 186 Лерой Ж. А. ззб Ле Россиньоль Роберт (Le Possig- nol R.), 1908 г. 165 Лессепс Фердинанд де (Lesseps F. de), 1805—1894 240, 241 Летний Александр Александрович, 1848—1883 185 Лехер Эрнест (Lecher Е.), 1856— 1926 308 Лехнер (Lechner), кон. XIX в. 87 Ле Шателье Анри Луи (Le Chate- lier Н. L.), 1850 — 1936 136, 142, 165, 215 Либерман Карл Теодор (Lieber- mann С. Т.), 1842—1914 199 Либих Юстус (Liebig J.), 1803— 1873 143, 196 Либкнехт Вильгельм (Liebknechl W.), 1826—1900 461 Ливеровский А. В., 1902—1904 гг 261 Ливчак Иосиф Николаевич, 1839- 1914 324 Лигин Валериан Николаевич 1846—1900 44 Лидов Александр Павлович, 1853— 1919 175 Лилиенталь Отто (Lilienthal О.' 1848—1896 271—273, 284 Линде Карл (Linde С. Von), 1842- 1934 167 Липковский О. О., 1897 г. 226 Лисбе (Lisbe), 2-я пол. XIX в. 85 Листинг Иоганн Бенедикт (Li ting J. В.), 1808—1882 368 Лифшиц Семен Яковлевич, 1902 317 Ловэ Д. (Lovejoy), 1902 г. 159 Лодж Оливер Джозеф (Lodge О, 1851 — 1940 79, 308—310, 4i Лодыгин Александр Николаеви 1847—1923 54, 55, 66 Лок Э., 1846 г. 237 Лолейт Артур Фердинандовв 1868—1938 208 Ломан Г. (Loman Н.), 1914 127 Ломоносов Михаил Васильев! 1711—1765 133, 312, 365 Лоран Огюст (Laurent А.), 1807 1853 189 490 491
Именной указатель Лоренц A. (Lorenz А.), 2-я пол. XIX в. 101 Лоренц Хендрик Антон (Lorentz), 185.3 -1928 446 Лу Мишель (Loup М.) 266 Лукирский Петр Иванович, 1894— 1954 352 унге Георг (Lunge G.), 1839—1923 155 Лундквист Ф. (Lundkvist), 1893 г. 307 Луппис М. (Luppis М-), 1866 г. 422 Льюис Гилберт Ньютон (Le- wis G. W.), 1875 — 1946 454 Лэнгли Сэмюэл (Langley S. Р.), 1834 — 1906 271, 273, 275 Любимов И. И. 151, 152, 219 Люмьер Луи Жан (Lumifere L. J.), 1864 — 1948 332, 335—337 Люмьер Огюст (Lumifere А.), 1862— 1954 332, 335—337 Люрман Фритц (Lurmann F.), 1834 — 1919 111 Пяв A. (Love А.), 1863—1940 283 Казер, 1890 г. 357 Маиевский Николай Владимирович, 1823—1892 406—408, 410 Майер Бернхард (Меуег В.), 1872 г. 294 Майер Юлиус Роберт (Mayer J. R.), 1814—1878 134 Майкельсон Альберт Абрахам (Ni- chelson А. А.), 1852—1931 351, 372 Майорана Квирино (Majorana Q.), 1904 г. 317, 381 Макаров Степан Осипович, 1848— 1904, 239, 411—413, 422, 423 Макинтош Чарльз (Makintosh Ch.), 1766—1843 195 Мак-Ки ill 1ак-Кинли Эдвард (McKinlay Е.), рубеж XIX—XX вв. 90, 93 Максвелл Джеймс Клерк (Max- well J. С.), 1831 — 1879 214, 216, 290, 291, 308, 377, 443, 448, 455 Таксим Хайрем Стивенс (Ma- xim Н. S.), 1840—1916 244, 270, 284, 285, 416 Таксимов Н. Ф. 423 1ак-Тай, 1879 г. 306 1аллет Анатоль (Mallet А.), 1837— 1919 225 Талюга Иван Григорьевич, 1853— 1933 216 Танжен А., 1870 г. 379, 380 Ганнгейм Амеде (Mannheim А.), 1831—1906 43 Ганнесман Маке (Mannesmann М.), 1857—1915 123 Маннесман Рейнхард (Mannes- mann R.), 1856—1922 123 Марей Этьенн Жюль (Marey Е. I.), 1830—1904 331 Марковников Владимир Василье- вич, 1837—1904 186 Маркони Гульельмо (Marconi G.), 1874—1937 313, 314, 448 Маркс Адольф Федорович, 1838— 1904 328 Маркс Карл (Marx К.), 1818—1883 3, 6, 13, 18, 13, 53, 58, 68, 192, 217, 405, 415, 444, 459, 461, 462 Маркус Зигфрид (Marcus S.), 1831 — 1898 243 Марр Жакоб де (Marre J. de) 410 Мартен Пьер (Martin Р.), 1824— 1915 120, 121 Мартин, 1859 г. 226 Матвеев, 1872 г. 226 Мах Л. (Mach L.) 284 Махальский Г. 303 Махонин Иван Иванович, 1920 г. 232—234 Мейер Виктор (Meyer V.), 1848— 1897 198 Мейсснер Александр (Meissner А.), 1883—1958 319, 320 Меллони Македонио (Melloni М.), 1835 г. 375, 377, 381 Мемке Р. (Mehmke R.), 1889 г. 204, 393 Менделеев В. Д., 1911—1915 гг. 429, 430 Менделеев Дмитрий Иванович, 1834 —1907 10, 86, 107, 137—139, 151, 158, 182, 183, 194 , 202 , 281, 283, 234, 358, 359, 396, 407, 409, 417, 444—446, 450, 453, 454 Мендель Грегор Иоганн (Mendel), 1822—1884 447, 448 Меншуткин Николай Александро- вич, 1842—1907 140 Мергенталер Отмар (Mergenthaler Ottomar), 1854 —1899 326 Меркадье Е. 381 Мерцалов Николай Иванович, 1866—1948 45 Мечирж Йохаи, 1904 г. 100 Мерш Э., 1912 г. 216 Мещерский Иван Всеволодович, 1859 — 1935 437 Миклухо-Маклаи Николай Нико- лаевич, 1846—1888 341 Миллер Оскар фон (Miller О. von), 1855—1934 63 Милликен Роберт Эндруо (Milli- kan R. Е.), 1868—1953 352 Минчин Джордж (Minchin G), 1845 — 1914 308 Миткевич Владимир Федорович, 1872—1951 79, 161, 162 Митташ Альвин (Mittasch д 1869—1953 169 ' Митчел (Mitchel), 1855 г. 411 Митчерлих Эйльхард (Mitcher- lichE.), 1794—1863 134, 141 Михаэлис Л. (Michaelis L.) 215 Мичелл Дж. (Michell J. Н.), 1863— 1940 283 Модели Генри (Maudslay Н.), 1771— 1831 19 Можайский Александр Федорович 1825 — 1890 268 —270, 285 Моз, 1845 г. 257 Мозли Генри Гвин Джефрис (Mo- seley Н. G. J.), 1887—1915 354 452 Мой Томас (МоуТ.), 1875 г. 267 Монж Гаспар (Monge G.), 1746— 1818 136 Монсель Теодор А. дю (Moncel Т. А. du), 1821—1884 299 Монье Жозеф (Monier I.), 1823___ 1906 202, 203, 207, 208 Мор Отто (Mohr О.), 1835—1918 45 Морво Гьютон де (Morveau G. de), 1737—1816 136 Морган Е. с. (Morgan Е. S.), 1910 г. 92, 93 Морган Томас Хант (Morgan Т. Н.), 1866—1945 448 Морган Чарльз Хилл (Morgan Gh. Н.), 1886 г. 123 Мордей Вильямс Моррис (Mordey W. М.), 1856—1938 58 Морзе Сэмюэл Финли Бриз (Mor- se S. F. В.), 1791 — 1872 290, 308, 314, 379 Морисон В. (Morison W.), 1863 г. 36 Морозов Юрий (Георгий) Иванович, 1869 Г. 292, 297, 302 Мосин Сергей Иванович, 1849—1902 416 Мосцицкий Каэтон Аполинариевич, 1887 г. 306 Моте Т. дю, 1871 г. 169 Муассан Анри (Moissan Н.), 1852— 1907 65, 143 Мурдах Вильям (Murdock W.), 1754—1839 188 Муррей Дональд (Murray D.), 1901 г. 291 Муспратт Джеймс (Muspratt J.)> 1793 — 1886 146 Мусхелишвили Николай Иванович. р. 1891 214 Мышенков, 1874 г. 260 Муше Д. (Mushet) 136 Мэдайль И., 1832 г. 256 Мэнсфилд Чарльз Блэкфорд (Man- sfield Ch. В.), 1819—1855 189 Мюйбридж Э., 1870 г. 331 492
Именной указатель Мюллер Рейнгольд (Muller К.), 1857—1939 45 Мюллер—Бреслау 252 урольбах, 1990 г. 345 Мюрк (Murk), 2-я пол. XIX в. 99 Навье Луи Мари Анри (Navier L. М. Н.), 1785 — 1836 283 Нагорский Владислав Михайлович, 1898 г. 304 Найт, 1884 г. 230 Налётов Михаил Петрович, 1869— 1938 425 Натансон Якуб (Natanson J.), 1832—1884 198 Негро Сальваторе даль (Negro S. dal). 1768—1839 51 Неждановский Сергей Сергеевич, 1850—1940 268, 435 Нейман Франц Эрнст (Neuman F. Е.), 1798—1895 209 Некрасов В. П., 1907 г. 208 Нелиба Тома, р. 1865 — г. см. неизв. 100 Непер Джон (Napier J.), 1550—1617 392 Нерви Пьер Луиджи (Nervi Р. Б.), р. 1891 216 Нернст Вальтер Фридрих (Nemst W. F.), 1864 — 1941 142, 165, 179 Несмит Джеймс (Nasmyth J.), 1808—1890 19 Нестеров Петр Николаевич, 1887 — 1914 276, 280 Нееф 292, 299 Никифоров А. К., 1916 г. 345, 346 Николаи Леопольд Федорович, 1844—1908 261 Никольс Э. Ф., 1869—1926 37S Никольсон Вильям (Nickolson W.), 1753—1815 64 Никольсон Д. (Nicholson), 1850 г. 225 Нобель Альфред Бернхард (No- bel А. В.), 1833—1896 85, 417 Нобель Людвиг (Nobel L.), 1831 — 1888 238 Нобль Андрее (Noble А.), 1831— 1915 409, 410 Новицкий Александр Александро- вич, 1898 г. 304 Ньютон Исаак (Newton I.), 1643— 1727 283, 289, 365, 439 Оберт Герман (Oberth Н.), р. 1894 437, 439, 441 Обри Людвиг (Obri Б.), 1898 г. 422 Одемар (Audemar), 70-е гг. XIX в. 97 Одинцов А. И,, 1905 г. 236 Однер Вильгольдт Теофилович, 1845 — 1905 887, 388 Оккерман Р., 80-е гг. XIX в. 120, 135, 137 Олдс Р. Е. 243 Олыплегер Эрнст (Olschlager Е.), 1896 г. 79 Ом Георг Симон (Ohm G. 3.), 1787— 1854) 291 Оппикофер, 1827 г. 392 Орлов Иван Иванович, 1861—1928 326 Осадчий Петр Семенович, 1866— 1943 234 Осмонд Флорис (Osmond F.), 1849—• 1912, 136, 137 Оствальд Вильгельм Фридрих (Ost- wald W. F.), 1853—1932 139, 141, 169 Остроградский Михаил Васильевич, 1801 — 1861 407 Остромысленский Иван Иванович, 1880—1939 197 Отред В. (Oughtred W.), 1574—1660 392 Отто Николаус Август (Otto N. А.), 1832—1891 26, 243, 270 Отто Ф. 211 О’Тул Эдвард (O’Tool Е.), 1896 г. 93, 94 Оуэнс Дж. (Owens) 7 Охорович Юлиан (Ochorowicz), 1850—1917 304 Павленков Флорентий Федорович, 1839 — 1900 328 Павлов Михаил Александрович, 1863 — 1958 134, 135 Панпушко Семен Васильевич, 1856—1891 407 Пантелеев Лонгин Федорович, 1840—1919 328 Папкович Петр Федорович, 1887— 1946 415 Пароди (Parodi) 410 Парр, 1896, 1901 гг. 37 Парри (Раггу W.), 1850 г. 111 Паррот 400 Парсоваль А. 282 Парсонс Чарлз Алджернон (Par- sons Ch. А.), 1854 — 1931 26, 77, 81, 237, 422 Партридж С. (Partridge S.), 392 Парпвр, 1900 г. 345 Паскаль Блез (Pascal В.), 1623— 1662 385 Пастухов Николай Петрович, 1870 г. 115 Пате III., 1914 г. 338 Патетин, 1885 г. 386 Патон Евгений Оскарович, 1870— 1953, 253, 256 Паули Вольфганг (Pauli W.), 1900— 1958, 454 Паули Г., 1897 г. 193 Паульсен Вольдемар (Poulsen V.), 1869—1942 317, 342, 344 Пауэрс 391, 392 Пачинотти Антонио (Pacinotti А.), 1841—1912 50, 52 Пашкевич В. А., 1885 г. 284, 409 Пеан де Сен Жиль Леон (Pean de St. Gilles Б.), 1832—1863 140 Пегу Адольф (Pegoud A.), 1889— 1915 276, 280 Пейдж Чарлз Графтон (Page Ch. G.), 1812—1868 296, 298 Пеккёр О., 1828 г. 243 Пелиго Э. 169 Пелуз Теофил Жюль (Pelouze Т. J. 1807—1867 169 Пельтон Лестер Аллан (Ре! тон L. А.), 1829—1908 83 , 84 Пено Альфонс (Penaud А.), 1850— 1880 266, 284 Передерий Григорий Петрович 1871—1953 255 Перепелкин Яков Николаевич кон. XIX — нач. XX вв. 373, 40 Перкин Вильям Генри (Perki W. Н.), 1838—1907 198 Перре Огюст (Perret А.), 1874- 1954 204 Перрот, 1859 г. 260 Петерсен В. (Petersen W.), 1914: 80 Петр I 239 Петржина Франтишек Адам (Peti па F. А.), 1799—1855 295, 29 299 Петров Василий Владимирови 1761—1834 53, 61, 130 Петров Григорий Семенови 1886—1957 195 Петров Николай Павлович, 1836 1920 46 Петрович Михайло (Petrovid М 1868—1943 393 Петрушевский Василий Фомг 1829—1891 86 Петрушевский Федор Фомич, 1821 1904, 359 Петцваль Иозеф (Petzval), 1801 1891 366, 367 Пик Френк Вильям (Peek F. V 1910—1914, 1920—1930 ГГ. 7 Пиккар A. (Piccard), 1885 г. Пиксии Ипполит (Pixii I.), 18 1838 гг. 50, 52 Пильчер Перси Синклер (РПс Р. S.), 1866—1829 272 Пиобер Г. (Piobert G.), 1793—1 408, 409 Пироцкий Федор Аполлоне! 1845—1898 57, 228 , 229
Именной указатель Пис Вильям (Pease W.) 2-я пол. XIX в. 87 Итон, 1853 г. 130 ланк Макс Карл Эрнст Людвиг (Planck М.), 1858—1947 377, 446—448, 451, 453 Поггендорф Иоганн Кристиан (Poggendorff J. Ch.), 1796—1877 291 Зодгурский Н., 1904 г. 418 Золенов Константин Павлович, 1835—1908 118 Золяков И., 1900 Г. 337 Золяков-Ковтунов Феоктист Анисимович, 1907, 1908 гг. 91, 92 1онселе Жан Виктор (Poncelet J. V.), 1788—1867 410 Iohob Александр Степанович, 1859— 1905 308—316, 448 1опов ' Андрей Александрович, 1821 — 1898 420 [ороховщиков А. А., 1915 г. 429 Сорт Уно Вильгельм, р. 1813 —г. см. неизв. 398 [орта Джамбаттиста делла (Porta I. В. della), 1545—1615 329 [ортевен A. (Portevin А.), 1880— 1962 137 отте В. Ф., 1913 г., 364 оттс Л. М. (Potts L. М.), 1900 г. 291 оул Ф. У., 1895 г. 336 оуп 244 рандтль Людвиг (Prandtl L.), 1875 —1953 214, 284, 288, 289 эелль Р. (Proell R.), XIX в. 45 эескотт Джордж, 1874 г. 296 эилежаев С. С., 1928 г. 352 тис Вильям (Preece W.), 1834— 1913 308, 313 >истли Джозеф (Priestley J.), 1733—1804 159 юскуряков Лавр Дмитриевич, 1858—1926 222, 255 ютодь яконов Михаил Михайло- вич, 1874—1930 99, 101 уст Жозеф Луи (Proust J. L.), 1754 — 1826 133 анкаре Жюль Анри (Poincard г. Н.), 1854 — 1912 318 зырев И. П., нач. XX в. 245 пин Михайло (Pupin М.), 1858— 935 зов шкаш Т. 303, 304 гов Василий Степанович, 1823 ли 1824—1892 124 озин Виктор Иванович, 1833— 901 183, 185 Нигер Иоганн (Radinger J.), . 1842 — г. см. неизв. 45 Райт Вилбур (Wright W.), 1867— 1912 273—276, 278, 284 Райт Орвилл (Wright О.), 1871— 1948 273—276, 278, 284 Райт Франк Ллойд (Wright F. L.), 1869 — 1959 204 Рамсбот Д. (Rainsbottom J.), 1880 г. 123 Рамзай (Рамсей, правильнее Рам- зи) Вильям (Ramsay W.), 1852— 1916 10, 11 Ранкин (Рэнкин) Вильям Джон Макуорн (Rankin W. G. М.), 1820 — 1872 253 Рассел BepTpaH/Russell В.), 1872— 1970 452 Рато A. (Rateau С. А. Е.), 1863— 1930 97, 99, 288 Рачет (Ratchet), 2-я пол. XIX в. 85, 86 Рашет Владимир Карлович, 1813— 1880 219 РдултовскийЪладимир Иосифович, 1876—1939 407 Рёблинг Вашингтон Агуст (Roeb- ling W. А.), 1837—1926 250 Резаль Анри (Rdsal И.), 1828— 1896 43, 409 Резерфорд Эрнест (Rutherford Е.), 1871—1937 446, 450—452, 455, 456, 458 Рейнольдс Джои И. (Reynolds J.N.), 1913 г. 307 Рейнольдс Осборн (Reynolds О.), 1842—1912 289 Рейс Иоганн Филипп (Reis J. Ph.), 1834—1874 292, 298—301 Рейссиг К. X., 1811 г. 395 Рёло Франц (Reuleaux F.), 1829— 1905 44, 45 Реннерфельдт П., 1912 г. 132 Рентген Вильгельм Конрад (R6nt- gen W. С.), 1845—1923 354, 445, 447 Реомюр Рене Антуан (Rdaumur R. А.), 1683—1757 120, 133, 193 Рёхлинг 66 Ржешотарский Альфонс Алексан- дрович, 1847—1904 136 Ржига Франц (Rjiha F.), 1887 г. 101 Риги Аугусто (Rlghi А.), 1850— 1920 308 Рид В. 413 Риссельберге Ф. ван 303 Риттер A. (Ritter А.), сер. XIX в. 253, 254 Ритчи Л., 1904 г. 371 Рихман Георг Вильгельм, 1711— 1753 312 Рихтер Иеремия Вениамин (Rich- ter I. W.), 1762—1807 133 Ричи Джорж (Ritchey G. W.), 1864—1945 362 Риччи Вильям (Ritchie W.), 1790— 1837 51 Роберт Луи, 1799 г. 323 Робертс (Roberts), 1905 г. 179 Робертс Ричард (Roberts R.), 1789— 1864 19 Робертс-Аустен (Робертс-Остен) Вильям Чендлей (Roberts-Austen W. Ch.), 1843—1902 136 Робертсон Этьен, 1797, 1831— 1833 гг. 329—331 Роденгаузер 66 Роджер Питер (Rodjer Р.) 331 Роджерс, 1888 г. 326 Рождественский Дмитрий Сер- геевич, 1876—1940 369, 374, 402 Розебом Хендрик Виллем Вакхёис (Roozeboom Н. W. В.), 1854— 1907 136 Розинг Борис Львович, 1869— 1933 462 Роланд Э. (Rolland Е.) 147 Романовский Геннадий Данилович, 1830 — 1906 103 Ромерсгаузен Е. (Romershausen), 1838 г. 298 Росс, 1873 г. 376 Роуланд И. А., 80-е гг. XIX в. 3 48 Рудольф Пауль, 1891, 1902 гг. 367 Румкорф Генрих (Ruhmkorff Н.), 1803—1877 311 Руммер Э., 1901 г. 337 Руссель Вильям (Russell W.), 50-е гг. XIX в. 145 Рыбкин Петр Николаевич, 1864— 1948 316 рыкачев Михаил Александрович, 1840—1919 283, 284 Рэлей Джон Вильям (Rayleigh J. W.), 1842—1919 159, 283, 289, 318, 367, 377 Рюльман Мориц (Riihlmann М.), 1811 — 1896 ,45 Сабинин Г. X., 1910—1911 гг. 288 Савар Феликс (Savart F.), 1791 — 1841 50 Савори, 50—60-е гг. XIX в. Зв Сазонов, 1872 г. 226 Салливен Луис Генри (Sullivan L. Н.), 1856—1924 203 Сальверт Э., 1831 г. 330 Самарский Алексей Доминикович, ок. 1855—г. см. неизв. 336 Саминер, 1890 г. 357 Самович И., 1885 г. 216 Самойлов Александр Васильевич, 1790—1859 396 494
Именной указатель Сантос-Дюмон Альберто (Santos- Dumont А.), 1873—1932 274, 275, 276, 282 Сапожников Алексей Васильевич, 1868—1935 407 Сарро Ж. Р. (Sarray J, R.), 1837— 1904 409 Свинберн Д. (Swinburne), 80—90-е гг. XIX в. 59, 63 Свободской Федор Михайлович, ок. 1790—1829 385 Свэн Джон Вильсон (Swan J. W.), 1828—1914 54, 193 Севергин Василий Михайлович, 1765—1826 361 Сен-Робер Поль (Saint-Robert Р.), 1864—1865 гг. 411 Сент-Клер Девиль Анри Этьен (Sainte-Claire Deville Н. Е.), 1818—1881 129 Сергеев В. Г., 1860 г. 54 Серло Л. (Serio L.), 80-е гг. XIX в, 101 Серпек 164 Сефстром Нильс Габриель (Sef- strom N. G.), 1787—1845 136 Сиаччи Франческо (Siacci F.), 1892 г. 406 Сидоров Анатолий Иванович, 1866—1931 45, 46 Сикорский Игорь Иванович, 1889— 1972 278, 280, 428 Силлиман Бениамин (Silliman Be- njamin), 1779—1864 101 Сильвестр Джеймс Джозеф (Syl- vester J.), 1814 — 1897 44 Сименс Вильгельм (Siemens W.), 1823—1883 120, ISO Сименс Фридрих (Siemens F.), 1826—1904 12о Сименс Эрнст Вернер (Siemens Е. W.), 1816 — 1892 52, 61, 65, 66, 228, 229, 291, 295, 299 Симон Г., 1897 г. 379 Склодовская-Кюри Мария (Sklo- dowska-Curie М.), 1867—1934 446, 449 Скобельцын Владимир Владимиро- вич, 1863—1947 312 Скотт Леон, 1857 г. 339 Скотт Чарльз Фелтон (Scott С.), р. 1864—г. см. неизв. 78 Скочинский Александр Алексан- дрович, 1874—1960 86, 99, 101 Скричка Франц, 1875—1947 100 Скуддер 1893 г. 326 Слаби Адольф Карл (Slaby А.), 1849—1913 308, 314 Славянов Николай Гаврилович, 1854—1897 64, 65 Слесарев Василий Адрианович, 1884—1921 278, 289, 428 Слоан Т. (Sloan Т.), XIX в. 22 Слонимский Зиновий Яковлевич, (Хаим Зелик), 1810—1904 385, 295 Смирнов Н. Д., 1928 г. 345, 346 Смит Оберлин, 1888 г. 342 Смит С. Р. (Smith S. R.), 1901 г. 291 Смит У., 1873 г. 382 Снайдер К. (Snyder), р. 1869 — г. см. неизв. 457 Содди Фредерик (Soddy F.), 1877 — 1956 446, 452, 453 Сойкин Петр Петрович, 1862— 1938 328 Солдатенков Козьма Терентьевич, 1818—1901 328 Солонина Андрей Андреевич, 1860—1928 407 Сольве Эрнест Гастон (Solvay Е.)' 1838—1922 146, 153 Сольдати Н. 286 Соммелье Герман (Commeiller G.), 1815—1871 257 Сомов Павел Осипович, 1852— 1919 44 Сорби Генри Клифтон (Sorby Н. С.), 1826 — 1908 136 Спарр М. де (Sparre М. de), кон. XIX — нач. XX вв. 408 Спенсер Христофор Майнер (Spenser Ch. М.), 1833—1922 22 Спрэг Франк (Sprague F. J.), 1897 г. 232 Станиславский Константин Серге- евич, 1863—1938 127 Стассано Эрнест (Stassano Е.), 1859—1922 130—132 Стевенс Джон (Stevens J.), 1749— 1838 237 Стеглау Иван Иванович, 1911 г. 276, 278 Стенли (Stanlay), 1880 г. 90 Стенли Вильям (Stanley W.), 1858—1916 59 Степанов В. А. 423 Стефан Йозеф (Stefan J.), 1835— 1893 377 Стефенсон Джордж (Stephenson G.), 1781 — 1848 224 Стефенсон Роберт (Stephenson R.), 1803—1858 250, 252, 253 Стилтьес Томас Иоаннес (Stielt- jes Т.), 1856—1894 293 Стирлинг, 1894 г. 48 Стирнс Джозеф Баркер (Steams J. В.), 1871 г. 296 Стокс Джордж Габриель (Stokes G. G.), 1819 — 1903 283, 354 Столетов Александр Григорьевич, 1839 — 189 6 308 , 341, 352 , 354, 373 Столповский Александр Алексан- дрович, 1884 г. 304 Стрингфелло Джон (Stringfellon J.), 1799—1883 265, 267 Строуджер Альтон Б. (Stroweger А. В.), 1889, 1892, 1895 гг. 306, 307 Струбинский Владимир, 1863 г. 294 Струве Василий Яковлевич, 1793— 1864 398, 399 Струве Отто Васильевич, 1819— 1905 399, 400 Суворин Алексей Сергеевич, 1834— 1912 328 Судр В., 1828 г. 297 Сытин Иван Дмитриевич, 1851— 1934 128 Тавризов А. А., 1873 г. 182, 183 Талалай А., 1903 г. 385 Тампль Феликс дю (Temple F. du) 1823 — 1890 266, 267 Тарран Роберт (Tarrant R.), 1896 г 388 Татен Виктор (Tatin V.), 1843— 1913 268 Таун 248, 252 Тахер 202 Твеймэн Ф., 1918 г. 372 Тейлор, 1893 г. 367 Тейлор Дж., 1917 г. 214 Тейлор Фредерик Винслоу (Тау lor F. W.), 1856—1915 6, 8—10 23, 24, 42, 246, 413, 462 Текленбург Генрих (Teklenburg Н.) 80-е гг. XIX в. 101 Телешов Николай Афанасьевич, 1828—1895 266, 267 Тельный С. И., 1916 г., 66 Тенар Луи Жак (Thenard L. I.) 1777 — 1857 53, 134, 141, 179 Терпигорев Александр Митрофа нович, 1873 —1959 88, 101 Тесла Никола (Tesla N.), 1856— 1943 59, 72, 308, 311, 387 Тетмайер Л., 1901 г. 253 Течер (Thaecher), 1881 г. 392 Тильден Вильям Августус (Til den W. А.), 1842—1926 196 Тиме Иван Августович, 1838—192 24, 31, 95, 96, 97, 101 Тимирязев Дмитрий Аркадьевич 1837 — 1903 324 Тимченко Иосиф Андреевич, 1852- 1924 306, 336 Тир И. Д., 1923 г. 378 Тисс И. Я. 151 Тиссо К. (Tissot С.) 314 Тихвинский М. М„ 1914 г. 108 Тихомиров В. А., 1883 Г., 175 495
Именной указатель Тищенко Вячеслав Евгеньевич, 1861 — 1941 402 Тодтенхаупт, 1904 г. 194 Токарев Федор Васильевич, 1871— 1968 410 Толстой Лев Николаевич, 1828— 1910 341 Томас Карл (Thomas С.), 1785—1870 385 Томас Сидни Джилкрист (Thomas S. D.), 1850—1885 118, 119 Томпсон Люис (Thompson L.), 1839 г. 163 Томпсон Р, (Thompson R. W.), 1845 г. 243 Томсен Ханс Петер Юрген Юлиус (Thomsen Н. Р. J. J.), 1826— 1909 142 Томсон Джозеф Джон (Thomson J. J-), 1856 — 1940 446, 449, 454 Томсон Илайю (Thomson Е.), 1853— 1937 64, 65, 76, 77, 79 Томсон (Кельвин) Вильям (Thom- son W., Lord Kelvin), 1824— 1907 58, 291, 377 Тори Рене (Thory R.), 1884 г. 230 Торнау Н. Е., 1859 г. 181 Траубридж Д. (Troubridge), 1843— 1923 308 Треветик Ричард (Trevithick R.), 1771 — 1833 237 Тредгольд Томас (Tredgold Т.), 1788—1829 253 Треска 24 Троицкий Дмитрий Семенович, 1899 г. 316 Трофимов В. М. 407, 411, 412 Труве Гастон (Trouves G.), 1880 г. 100 Труке Л. (Troucet L.), 1891 г. 386 Тэттль Д. К. (Tuttle D. К.), 2-я пол. XIX в. 169 Тэйнтер Ч. С. (Tainter S.), 1886 г. 342, 343 Тюри Ренэ (Thury R.), 1860—1938 74 Уайт, 1898 г. 23 Уайтхед Роберт (Whitehead R.), 1823—1905 422 Уатт Джеймс (Watt J.), 1736 — 1819 37, 47, 96, 236 Уингейт Эдмунд (Wingate Е.), 1-я пол. XVII в. 392 Уитни Эли (Whitney Е.), 1765 — 1829 19 Уитстон Чарльз (Wheatstone Ch.), 1802—1875 291, 292, 296, 298, 302 Умов Николай Алексеевич, 1846 — 1915 373 Уокер (Woker), кон. XIX — нач. XX вв. 99 Уолкер Т. (Walker Т.), 1831 г. 267 Уорд В. Е., 1875 г. 207 Урбан (Urban), 1891 г. 193 Урлауб Иван Яковлевич, 1877 г. 401, 402 Усагин Иван Филиппович, 1855 — 1919, 58, 341 Ушков Петр Капитонович, 1839 — 1897 156, 173 Уэнхем Ф. 284 Фабиан (Fabian) 103 Фаворский Алексей Евграфович, 1860 — 1945 197 Фавр, 1872 г. 257 Фарадей Майкл (Faraday М.), 1791 — 1867, 50, 52, 64, 141, 189, 196, 443 Фарбер Фердинанд (Ferber F.), 1862—1909 271, 274 Фарман Анри (Farman Н.), 1874 — 1958, 274—276, 278 Фармер Мозес Герриш (Farmer М. G.), 1820—1898 294 Фаук A. (Fauch А.), 80-е гг. XIX в. 101 Фаулер, 1883—1890 гг. 250 Фаулер Джон (Fowler I.), 50—60-е гг. XIX в. 36 Фаянс Казимир (Fajans К.), 1887 — 1975 452 Федоров Владимир Григорьевич, 1874—1966 416 Федоров Евграф Степанович, 1853—1919 213 Федоров Михаил Михайлович, 1867—1945 101 Федоров Н. П., 1868 г. 407, 409 Федотьев Павел Павлович, 1864 — 1934, 151, 175 Фельт Е. Д. (Felt Е. D.), р. 1861 — г. см. неизв. 388 Фёппль А. 214 Ферберн В., 1859 г. 207 Фере Р., 1891, 1897 гг. 214 Ферранти Себастьян Цианиде (Fer- ranti S. С.), 1850—1930 58, 77 Феррарис Галилео (Ferraris G.), 1847—1897 59 Ферье Гюстав (Ferrid G.), 1868 — 1932 314 Фессенден Реджинальд Обри (Fes- senden R. А.), 1866—1932 317, 318 Физо Арман Ипполит Луи (Fizeau А. Н. L.), 1819—1896 350 Филд Стефан. Д. (Field S. D.), 1883 г. 230 Филлипс Г. 284, 285 Филипс Переграйн (Phillips Р. 1831 Г. 141, 154, 155 Финци Г. (Finzi G.) 286 Фишер Отто (Fischer О.), 1878 I 198 Фишер Эмиль (Fischer Е.), 1852 - 1919 198 Флеминг Джон Амброз (Flernin. J. А.), 1849 — 1945 318 Фогель Герман Карл (Vogel), 1841 — 1907 371 Фонтен Ипполит (Fontaine), 1823 — 1910 50, 57 Форд Генри (Ford Н.), 1863—1947 9, 10, 38, 41, 243, 245, 246 Франк Адольф (Frank А.), 1834 — 1916 163 Франк Альберт (Frank А.), 1901 г. 163 Франкланд Эдуард (Frankland Е.), 1825—1899 143, 411 Фраунгофер Йозеф (Fraunhofer J.), 1787 — 1826 348, 369 Фрейберг-Кондратьев Генрих Андреевич, 1854—1944 397, 398, 400, 401 Фрейденберг Михаил (Моисей) Филиппович, 1858—1920 306, 307, 336 Фрейсине Эжен (Freyssinet В.), 1879 — 1962 204, 212, 213, 216 Фремери, 1891 г. 193 Френель Огюстен Жан (Fresnel А. I.), 1788—1827 214, 372 Френсис Джеймс Бичано (Francis J. В.), 1815—1892, 83, 84 Фридрих Вальтер (Friedrich W.), 1883—1968 354 Фритц Джон (Fritz J.), 1822— 1913 123 Фришен Карл (Frischen К.), 1854 г. 2.95 Фроман Поль Гюстав (Froment Р.), 1815—1865 51, 299 Фруд В. (Froude W.), 1810—1879 413 Фуко Жан Бернар Леон (Foucault J. В. Б.), 1819—1868 55, 350, 371 Фурье Жан Батист Жозеф (Fouri- er J. В. S)., 1768—1830 393 Фюллер 392 Фюсс Р. 373 Хазельвандер Фридрих Август (Haselwander F. А.), 1859—1932 59 Хайатт Джон (Hyatt J. S.), 1869 г. 194 Хайят Т., 1870 г. 207 Хамонд Г., 1920—1925 гг, 382 Ханаман Ференц (Hanamann F.), 1878—1941 55 -496
Именной указатель Харгрев Лоуренс (Hargrave L.)» 1850—1915 268, 272, 274 Харт, 1896, 1901 гг., 37 Хатенни М., 1938 г. 216 Хвольсон Орест Данилович, 1852 — 1934 303, 308 Хевисайд Оливер (Heaviside О.), 1850—1925 318 Хейнс, 1907 г. 23 Хемминг Джон (Hemming J.), 1838, 1840 гг. 146 Хенсон Вильям Самуэль (Henson W. S.), 1805—1868 265 Хёпфнер К. (Hopfner С.), 1884 г. 173 Хиллард Джон, 1908 г. 77 Химли Ф. К. (Himly F. С.), 1835 г. 196 Хиорт Серен (Hjort S.), 1801—1870 52 Ходкинсон Итон (Hodkinson Е.), 1789—1861 253 Хойель, 1884 г. 406 Холден Д., 1888 г. 226 Холл Чарль Мартин (Hall Ch. М.), 1863—1914 130 Холлей Александр Лумен (Holley A. L.), 1871 г. 123 Хотинский М. С., 1833 г. 330 Хохттедтер М. (Hochstadter М.), 1913 г. 78 Хрущов Алексей Петрович, 1806 — 1875 219 Худяков Петр Кондратьевич, 1858—1935 45, 211, 213 Хьюлетт Эдвард М. (Hewlett Е. М.), 1898, 1906 гг. 77, 78 Цандер Фридрих Артурович, 1887 — 1933 437, 439, 442 Цейс Карл Фридрих (Zeiss К. F.,), 1816 — 1888 364, 372, 393—395 Целинский К., 1909 г. 215, 379 Цеппелин Фердинанд (Zeppelin F. von), 1838—1917 282 Циклер К., нач. XX в. 379 Циперновски Кара (Zipernowski К.), 1853—1942 59 Циолковский Константин Эдуар- дович, 1857—1935 282, 284, 285, 383, 384, 434—442, 462 Чанкс Джеймс (Chance J.) 145 Чаплыгин Сергей Александрович, 1869—1942 287—289 Чебышев Пафнутий Львович, 1821 — 1894 44, 386, 387, 393, 407, 462 Челлин Ф. A. (Kjellin F. А.), 1900 г. 66, 131 Чепмен, 1889 г. 105 Чернов Дмитрий Константинович, 1839—1921 118, 120, 136, 137, 285, 407, 412 Чехов Антон Павлович, 1860 — 1904 341 Чиколев Владимир Николаевич, 1845—1898 62, 73 Чинакал Николай Андреевич, Р. 1888 88 Шанют Октав (Chanute О.), 1832 — 1910 272—274 Шарбонье П. (Charbonnier Р.), 1904, 1907, 1908, 1921 гг. 408, 409 Шардонне Хилайр (Chardonnet Н.), 1839—1924 193 Шварц К. (Schwarz К.), 1854 г. 146 Шварц Д., 1897 г. 282 Шварцшильд Карл (Schwarzschild), 1873—1916 366 Шведлер И. В. (Schwedler J. W.), сер. XIX в. 254 Швейц Г. (Шейц) (Scheutz G.) 388 Швейцер Маттиас Эдвард (Scwei- zer М. Е.), 1857 г. 193 Швецов В., 1837 г. 181 Шевелье 366 Шевяков Лев Дмитриевич, 1889 — 1963 88 Шее ле Карл Вильгельм (Scheele С. W.), 1742—1786 172 Шёнбейн Христиан Фридрих (Schonbein Ch. F.), 1799—1868 169, 193 Шенхерр Отто (Schonherr О.), 1861—1926 161 Шибаев, 1889 г. 184 Шиккард Вильгельм (Schickard W.), 1592—1636 385 Шиллинг Павел Львович, 1786— 1837 290, 292, 294, 298, 299 Шиманский Юлиан Александрович, 1883—1962 115 Шишков Леон Николаевич, 1830— 1908 407, 409 Шкларевич Владимир Николаевич, 1835—1915 407, 410, 411 Шлезинг Т. (Schlosing Т.), 1854 г. 146, 147 Шлик О. (Shlick О.), 1840—1913 413 Шолс К., 1867 г. 327 Шотт Фридрих Отто (Schott F. О.), 1851 — 1935 394 Шпекман Г. С., 1908 г. 201 Шрайб Г. (Schtreib Н.) 150 Шреттер Ф., 20-е гг. XX в. 381 Штарке, 1849 г. 392 Штёвер В., 426 Штейгер О. (Steiger), 1893 г. 390 Штейнберг Сергей Самойлович, 1872—1940 132 Штейнгель Карл Август (Stein- hell С. A. von), 1801 — 1870 290, 308, 348, 350, 366 Штейнмец Чарлз Протеус (Карл Август Рудольф) (Steinmetz С. Р.), 1865—1923 81 Штейнмюллер 48 Штерер Эмиль (Stohrer В.), 1813 — 1890 52 Штюкрат П., кон. XIX в. 349 Шубел Франц Эмил, 1884 г. 100 Шулейкин Михаил Васильевич, 1884—1939 318 Шухов Владимир Григорьевич, 1853—1939, 48, 107, 183, 184, 186, 187, 204, 205, 210, 211, 213, 214 Шютценбергер Пауль (Schiitzenber- ger Р.), 1827 — 1897 194 Эванс Оливер (Evans О.), 1755 — 1819 237 Эдвардс Э. (Edwards Е.), 1867 г. 266 Эденборн В., 1886 г. 123 Эдисон Томас Алва (Edison Т. А.), 1847 — 1931 9, 54, 55, 60, 61, 63, 78, 100, 230, 296, 301, 303, 308, 318, 332—336, 338—342, 345, 376, 377 Эйбл Ф. (Abel F. А.), 1860 г. 409 Эйде Самюэль (Eyde S.), 1866 — 1940 159—162 Эйенгаузен К. (Oeynhausen К. von), 103 Эйзенбейс (Eisenbeis) 88 Эйлер Леонард (Euler L.), 1707— 1783, 253, 254, 283, 365 Эйнштейн Альберт (Einstein А.), 1879 — 1955 352, 447, 448, 449, 453, 454 Эйфель Александр Гюстав (Eiffel A. G.), 1832—1923 210, 203, 209, 210, 249, 253, 284, 288, 289 Элли Г. Г., 1913 г. 208 Эллиот (Elliot) 85, 86 Элльот Джордж (Elliot G.), 50-е гг XIX в. 145 Эльман, 1894 г. 235 Энгельгардт Александр Петрович 1836—1907 407, 417 Энгельс Фридрих (Engels F.) 1820—1895, 3, 6, 13, 17, 18, 33 43, 53, 58, 68, 192, 217, 347 405, 420, 444, 461, 462 Энгессер Ф. 253, 254 Эриксон Дж., 1893 г. 307 Эриксон Л. М., 1904 г. 305, 80. Эриксон Ч., 1893 г. 307 Эрлих, 1911 г. 157 32 заказ №727 497
Именной указатель Эрстед Ханс Кристиан (IJersted Н. С.), 1777—1851 49, 60 Эру Поль Луи Туссен (Heroult Р. L. Т.), 1863—1914 130— 132 Эрхард (Erhardt), 1897, 1901 гг. 291 Эсно-Пельтри Робер (Esnault- Pelterie R.), 1881—1957 274, 275, 437, 439—441 Эшби Джон (Ashby J. В.), 1820— 1863 169 Юз Говард, 1909 г. 106 Юз Дейвид Эдуард (Hughes D. Е.), 1831 — 1900 290, 292, 294, 300 — 302 Юз Джон (Huhges), 1814—1889 116 Юнг Джеймс (Joung J.), 1811—1883 185 Юр Андре (Ure А.), 1778—1857 196 Юрьев Борис Николаевич, 1889— 1957 288 Юст (Just), 1903 г. 55 Яблочков Павел Николаевич, 1847—1834 65, 56, 58, 60, 379 Языков Федор, XIX в. 37 Якоби Борис Семенович, 1801— 1874 51, 62, 64, 290—292, 298, 299, 303 Якоби Владимир Борисович, г. неизв,— ум. 1884 303, 304 Яковлев А. П., 1908 г. 295 Янцен О. (Janzen О.), 1913 289 Ярроу (Jarrow), 1892 г. 413 Ясинский Феликс Станиславович, 1856—1899 264 Ято Карл (Jatho К.), 1903 г. 271 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Аберрация: сферическая 366, 368, 371 третьего порядка 366, 367 хроматическая 366, 368, 371 Авиабомба 428 Авианосец 42 7 Авиация 287—289 — морская 278, 280, 429 Автодрезина 235 Автоматизация 35, 41 Автомат монетный 335 Автомобилестроение 41—42 Автомобиль 102, 243—248, 357 Аккумуляторы электроэнергии 61 Алидада со зрительной трубой 395, 396 Ализарин 199 АЛЮМИНИЙ 129, 130, 143 Аммиак 141, 143, 164—168 — синтез 144, 164—168 Амперметр 358 Анализ спектральный 138, 347, 375, 376 Анализатор: изображения 383, 384 дифференциальный Крылова 393 Ангары 204 Анализаторы гармонические 393 Анилин 198 Антрацен 185, 189, 190, 198 Антрацит 88 Апертометр 372, 373, 394 Аппарат: грозозащитный 79, 80 кинокопировальный 361, 365 кинопроекционный 361, 365 киносъемочный 334—337 контактный (в химических процессах) 156, 157 летательный (в авиации и воз- духоплавании) 283, 285, 286, 289 нефтеперегонный 182—184 проекционный 332, 333, 335 телефонный 303, 376 Аппярят телеграфный: Бодо 294, 295 Крида 293 Сименса 293 Уитстона 292 Аппарат торпедный 422, 423 , 426 Арифмометры: Болле 389, 390 «Брунсвиг» 38 7 «Директ» 387 Зеллинга 390 «Мерченд» 387 «Миллионер» 390 Однера 387, 388 Томаса 385 «Триумфатор» 387 Фельта и Таррана 383 Чебышева 386, 387 Артиллерия: гладкоствольная 420 зенитная 419 малокалиберная 419, 431 полевая 417 тяжелая 418, 419 Астрограф 364, 394 Астролябия 395, 396 Аутофон 339 Ацетилцеллюлоза 194, 195 Аэродинамика 283, 284—286, 288 289 — рудничная 101 Аэрология рудничная 99 Аэроплан 284, 285, 287, 288 Аэростаты 281, 282 — наблюдения 281 Балансир 97 Балки 123 Баллистика: внешняя 407, 408, 411 внутренняя 407—409, 411 Бар врубовой машины 91, 94 Бар-штанга с колесом 87, 88 Барометры дифференциальные 396 Батарея: аккумуляторная 100 гальваническая 100 Башн/г Эйфеля 210, 253 Бензин 100—104, 184, 185, 187 Бензол 185, 189—191, 198 Бессемерование чугуна (см. Кон- вертер; Процессы металлурги- ческие) 201, 209 Бетон 201, 209 Бинокль 401 — призменный 394, 400 Биплан 428 Блок породы 91 Болометр 377 Бомбардировщик 428, 429 — тяжелый 289 Бомбометание 383, 384 Бронеавтомобиль 430—432 Броненосец 420, 422, 423 — эскадренный 422, 423 Броня 420, 422—424, 430—432 Бруски счетные Иоффе 386 Бурение 103, 108 — вращательное 105, 106, 10 — роторное 106 — ударное 86, 103, 104, 106- 108 — ударное канатное 103 — ударное штанговое 103 — шпуров 85 Бур-сверло 85 Буссоль: артиллерийская с оптически визиром 400 высотомер 396 с диоптрами 395 транспортир 396 Вагоны железнодорожные 225, 2: Вата шлаковая 114 Велосипед 243 Вентилятор 288 — шахтный 99 Вентиляция рудничная 98 Вес удельный двигательной уст новки 270 Весы 349 Вещества: боевые отравляющие (БО 432, 433 взрывчатые 86 Взрыватель 411, 412, 428 Винт: воздушный 268 геликоптерный 288 гребной 237 Винтовка: автоматическая 416 магазинная 416 Вода аммиачная 190, 191 Водоотлив в шахтах и рудниках Водопарогенераторы 48 Водород хлористый 145 498 499 з:
Предметный указатель Воэдуховозы (см. Локомотивы пнев- матические) Воздухоплавание 281, 284 Волны электромагнитные 443, 446, 448 Волоки (см. Фильеры) Волокна: ацетатные 194 вискозные 193, 194 медноаммиачные 193 натуральные 193 нитроцеллюлозные 193 Волочение металлов 124—123 Вольтметр 358 Вольфрам 143 для нитей накала 55 Вулканизация 195 Выключатели электрического тока 76, 77 Выпрямители электрического тока 358 Выработка: подготовительная 88 подземная 89, 95 'аз: гремучий 99 светильный 188, 189 'азлифт 108 'аз колошниковый 111 'азойль юз 'азопарогенераторы 43 'алалит 195 'альванометры 375 — зеркальные 356, 377 — магнитоэлектрические 357, 358 — системы М. Дейре 356 — с подвижным магнитом 355 'альванотехника 139 ’аубица 418, 419 ’еликоптеры (вертолеты) 265, 275 ’елиотроп зеркальный 396 'енераторы электрические: магнитоэлектрические 52 синхронные 80. 81 с самовозбуждением 52 ’енетпка 447 'идроаэродпнамика 289 'идродинамика 283 ’идропнтеграторы Петровича 393 'идрометаллургия 129 'идросамолет 289, 428, 429 'идроэлектростанции 59, 82—84 ’оловка режуще-отбойная 91, 92 'орпзопт: искусственный 396 ртутный 400 шахтный 97 Вотирование» крыла 272 раммофон 344—346 раната: противотанковая 416 ручная 416 фугасная 418 Графофон 342, 343 Гуттаперча 19 7 Давление световое 350 Дальномер 394, 400 Двигатели 461 — авиационные (конструкции «Гном») 277 — атомные 439, 441 — ветряные 288 — внутреннего сгорания (ди- зельные) 26, 37, 38, 102, 108, 114, 238 270, 273 — паровые 47, 95, 265—268, 324 — пневматические 87, 95 — ракетные 435, 441 — реактивные 266, 268, 435 — судовые 237, 238 — Турбинные 237, 238 — электрические 50—5з, 62, 95, 266, 438, 439, 441 Дефлегматор Шухова 184 Дешифраторы 294 Динамика газовая 289 Динамит 86 Дирижабли 291, 292 Диск с резцами (дисковые резцы) 87, 89—91 Диссоциация электролитическая 139, 444 Дифснилхлораксин 433 Дифенилцианарсин 433 Дифферент 413 Диффракция 370 — рентгеновских лучей 354 — света 368, 369 Долото 105: — алмазное 106 — дисковое 106 — зубчатое 106 — лопастное 10в — РХ 106 — Шарошечное 106, 108 Дороги железные 227—236, 354 Дорожка взлетная 270 Дуга: вольтова 350 электрическая 5з Дутье: воздушное 117 кислородное 137 Дымы ядовитые 433 Желатина взрывчатая зб Железобетон 201, 202, 204, 206—209 Железо: ковкое 118 пудлинговое 420 Желонка 107 Жидкость вязкая несжимаемая 289 Заградитель минный 425 Заклепка (см. Соединение заклепоч ное) Закон: гидродинамического подобия 289 действующих масс 155 Маиевского — Забудского 406, 408 сопротивления град 410 Зарубка (подрубка) твердых пре- угля (породы) 88 Заряд пороховой 86 Заходка 92 Защита: противометеорная 438 релейная 80 Звуковоспроизведение 339, 340, 345 Звукозапись 332, 339, 340, 342, 344—346 — акустическая 345 — магнитная 342 — механическая 342 — оптическая 337, ззз — электромеханическая 345 Звуконоситель 339, 340 Звукосниматель 337, 344 Зенит-телескоп 397 — переносной 400 — с ломаной трубой 400 — с прямой трубой 400 Зеркало 365 — параболическое 379 — плоское 365 — солнечное 442 Зоотроп 331, 332 Известь белильная 172 Излучение инфракрасное 374—379, 381 Измерения оптические 370—373 Изомеры 144 Изопрен 196, 197 Индиго 199 Индикаторы электрических сигна- лов акустические 298 Индукция электромагнитная 50 Инклинатор 396 Инструмент: алмазный 105 буровой 103, 106 волочильный 127 магнитный 397 оптический 360, 394 пассажный 394, 396, 399. 400 режущий 17, 22, 23, 40 Инструмент универсальный 397 — малый 400 500
Предметный указатель Инструменты чертежные 396 Интегриметры 392 Интерферометр 351, з7г Иприт 432, 433 Искатели: декадно-шаговые 307 шаговые зов Истребители (авиация) 427, 428 Кабели электрические 78 — подводные 197 Калибр артиллерии 408, 412, 413— 420, 424 Калибры измерительные 24, 25 Кальцинация (содовое производст- во) 148 Камера — обскура 329 Камера шахтная 95 Каналы 239—243 Канат: подъемный (уравновешиваю- щий) 95, 96 проволочный 100 Карбиды литые 127 Карболит 195 Карбюратор 244 Картечь 411 Картина мира физическая 449, 450, 453, 455—459 Катализ 139—141 Катализатор платиновый 155 Катализаторы 142, 154 Каучук: натуральный (природный) 195—197 синтетический 19 в, 197 Качка корабля килевая 413 Квадрант 396 Квантовая теории 446—448, 453 Керосин 100, 102, 103, 181, 182, 187 Кинематограф 329, 331—339, 346 Кинетика химическая 139, 140 Кинетоскоп 332, 334—346 Кинолента 335, 337 Кинопроектор 334—337 Киноэкран 335 Кипрегель 396 — высотомер-дальномер 396 Кислота: азотная 141, 143, 157—162, 168—171 пикриновая 418 серная 141, 143, 154—156 соляная 178—180 Клёпка 205 Клеть шахтная 95 Клише 326 Когерер 310 Кокс электротехнический 187 Коксохимия 188—191 Колеса счетные: Бейерле 392 Виллетора 392 Колесо гидравлическое 96 Колесо Однера 387, 388 Коллиматор 371, 373 Колодец нефтяной 103, 107 Колонна карбонизационная 147, 152 Колошник 111, 112 Комбайн 35, 38 — проходческий 91 Кометоискатель 394 Коммутаторы телефонные 304 — Мосцицкого 306 — МБ 305 — ЦБ 305 Компаратор: оптический 394 рельсовый 396 Компаратор-блинк 394 Компас 396 Компенсатор оптический 383 Компрессор 87 Конвейер 15, 32, 41, 42 — качающийся 93 — ленточный 93 — скребковый 93 Конвертер 128 — бессемеровский 112, 116— 120 — томасовский 118—120 Конвертирование чугуна (см. Кон- вертер; Процессы металлургиче- ские) Конденсор 383 Контрбалансир 97 Корабль 357 — космический 439, 441, 442 — крейсер 413, 415, 424, 425 — линейный 412—415, 420, 423, 424 Коронка: стальная 105 ударная 90 Котлы: водотрубные 48 газотрубные 48 Коэффициент: подъемной силы 284, 285 сопротивления 284, 285, 289 Краны: мостовые 14, 31 портальные 14 Красители 463 — натуральные (природные) 197 — минеральные 197 — синтетические 191, 197—200 Крейсер 422, 425 Крекинг-процесс 185—187 Крепление в забое механическое 94 Круг счетный логарифмический Отреда 392 Крыло: изогнутое 234 плоское 283 Крылья разрезные 285 Ксилол 185, 198 Ксилография 327 Кубы нефтеперегонные 182 — непрерывного действия 18, Лампа: дуговая 55, 379 дуговая с регулятором 55 керосиновая юг накаливания 54—57 рудничная 99, 100 электрическая переносная 10 Ледоколы 239 Лента транспортерная 89 Линейка: зеркальная 335 логарифмическая з 92 Линзы оптические 348, 365—361 373, 379 Линии: связи 304 электропередачи 57, 58 Линогравюра 327 Литера 324 Литография 323, 326 Лодка: моторная 243 подводная 414, 415, 425, 4; Локомобиль 36, 37, 47 Локомотивы 14, 95, 217, 220, 223- 227, 235, 236 — пневматические 257 Лопасть турбины 288 Лучи: катодные 35г, 444 рентгеновские 354, 856 Люминесценция 370 Магистрали железнодорожные трансконтинентальные 218—22 Магнето 244 Магнит 356 Магнитная стрелка 356 ’Ntaj’HKTOHiXiii 342 Мазут 102, 187 Мартены (см. Печь мартеновскг Процесс мартеновский) Масло: конопляное 99 льняное 99 парафиновое 104 смазочное минеральное Юз, 1 соляровое 100, 104 сурепное 99 Материалы: искусственные 191, 192 синтетические 191, 192 Материалы оптические 382 Матрица 324 501
Предметный указатель Машина паровая 15—17, 25—27, 31, 37, 43—45 — многоцилиндровая 47 Машина счетная Однера 387, 388 Машинка пишущая 324, 327 Машиноведение 42—46 Машиностроение 14—46 — точное 360 Машины: бурильные 85, 86, 101, 257 водоотливные 96 воздуходувные 114 волочильные 125—127 врубово-погрузочные 90 врубовые 86—88 вычислительные 385, 386, 390, 392 горные 30—33, 45, 90 делительные 399 динамоэлектрические 52 измерительные 24, 25 комбинированные 89, 90, 93 магнитоэлектрические 50, 52 .наборно-словолитные 324, 328 паровые 89, 95—97, 100 печатные ротационные 323, 324 подъемные 100, 101 полиграфические 30 проходческие 90 рабочие 47, 461 разливочные металлургические 114 сельскохозяйственные 35—38, 45, 46 словолитные 324 строительные 14 текстильные 16, 30, 33, 84 угле- и порододобывающие 90 Ташины автоматические 18 Ташины вычислительные: «Аддиатор» 386 арифморель 386 «Астра» 388 Барроуза 388 Бэббиджа 386 Гаманна 388, 389 Гана 385 «Дальтон» 388 Лейбница 385 Паскаля 385 Патетина 386 «Сендестранд» 388 Слонимского 385, 392 стержень Лейнера 386 Труке 386 «Урания — Вега» 390 Шиккарда 385 «Эллис» 390 Ташины вычислительные с электри- ческим приводом: «Архимед» 390 «Вальтер» 390 «Мерседес — Евклид» 390 «Фацит» 390 Машины счетно-аналитические: Буля 391 Голлерита 391, 392 Лангфорда 391 Пауэрса 391, 392 Машины электрические 49—53 Медь 129 Мелинит 418, 422 Мембрана звуковая 341, 342, 345 Мензула 395, 396 Мера нормальная 396 Металл сортовой 123 Металлография 360 Металлургия: черная 109—122 цветная 128—130 Метан 100 Метрология 359, 360 Метрополитен 262, 263 Механизм 42—45 — гидрирующей 364 — координатно-измеритель- ный 394 — Передаточный 87 — скачковый 335, 336 Механика: горная 101 квантовая 454, 455 Микрометр контактный 349, 851, 373 Микроскоп 361, 394 — биологический 362 — металлографический 862 — оптический 365, 366, 868— 373 — поляризационный 362 — проекционный 362 — универсальный измеритель- ный 3 62 — электронный 370 Микротазиметр 376, 377 Микрофон 345, 379 — Юза 301, 302 Мина: калиберная 418 надкалиберная 418 Миномет 418, 419 Миноносец 413, 422, 423, 426 Мовеин 198 Модели гидродинамические 283, 284 Моделирование 289 Модуляторы светового потока 379, 381, 382 Модуляция оптическая 379 Молибден 143 Молотки отбойные 85 Молоты 21, 22 Моментометры 393 Моноплан 284, 427 Мост 201, 202, 209 — висячий 249, 250, 255 — деревянный 251 — железнодорожный 253 , 255, 256 — каменный 249 — консольный 249, 250, 255 — металлический 249, 250 — распорно-арочный 249, 250, 255 — решетчатый 249, 252, 254; 255 Мотовозы 235 Мотор газовый 114 Мотоциклы 243 Нагрузка на крыло удельная 268 Накопители телеграфных сигналов 291 Натр едкий (см. Сода каустическая) Насос: глубинный 107 плунжерный 96 поршневой 96, 98 центробежный 97, 98 штанговый 97 Наука: горная 101 строительная 213—216 Нафталин 185, 198 Невесомость космическая 434, 440 Нефтевоз 102 Нефть 101—103, 106—108, 180—187 — добыча 103, 106, 107, 108 — крекинг 185—187 — перегонка 181 Нивелир 394—396 Никель 129 Нити для ламп накаливания ЮЗ Нитроцеллюлоза 195 Ножницы Эйенгаузена 103. Нутч-фильтр 147, 148 Обогащение флотационное 101 Оборудование: буровое 103 коммутационное 304 Объектив: анастигмат 367 апланат 367 апохромат 394 астрономический 374 «Гипергон» 367 «Планар» 367 «Тессар» 367 «Триплет» 367 Объектив фотографический 338, 370, 374 — Шевалье 366 — Петцваля 366 I — Штейнгеля 366, 367 502
Предметный указатель — Рудольфа 367 ' — Тейлора 367 — Гёёга 367 Окуляр 369, 371 — компенсационный 394 Олеум 155 Оперение хвостовое 268, 383, 284 Оптика: геометрическая 365, 370—372 инженерная 365 инструментальная 366 прикладная (техническая) 347, 349, 360 , 365, 366, 365, 3 70 , 373 физиологическая 365, 370 физическая 365, 368, 370, 374 фотографическая 366, 367 электронная 347 Орудие зенитное 419 Оружие: автоматическое 416, 419 минное 423, 427 нарезное 406, 408, 410 стрелковое 416 химическое 432, 433 Освещение 101, 102 — горных выработок 99 — дуговое электрическое 55, 56 — электрическое 58 Остойчивость корабля 412, 413, 433, 424 Осциллятор 378 Паллограф 413 Пантограф 396 Парафин 187 Парашют 280 Паровозы 217—227 — пассажирские 224 — системы «Компаунд» 225 — системы «дуплекс-компа- унд» 225 — товарные 224 — трехосные 224 — четырехосные 224 — шестиосные 225 Парогенераторы 4з Паромобиль 243 Парораспределение 47 Пароходы 217 Пароэлектровоз 235 Патрон унитарный 416 Передатчики звуковых сигналов 292 Перелеты дальние 277 Периодический закон химических элементов д. И. Менделеева 13з, 444, 445 Перфокарта 391 Перфораторы 86 — молотковые 85 — поршневые 85 Петли Нестерова («мертвая петля Нестерова») 280, 286 Печь: доменная 109—116 индукционная 66 кальцинировочная 145, 149 коксовальная 158, 190 мартеновская 120—122 сульфатная 145, 146 шахтная 128 электрическая дуговая 65, 66, 130—132, 161, 162 электрическая сопротивления 132 Пироколлодпй 86 Пироксилин 418 Пиролиз нефти 185 Плавка пиритная 128 электрическая 130 Плавучесть корабля 412, 413 Планеры 265, 266, 271, 372 Планиметры номерные: Амслера 392 Гонелла 392 Занга 392 Зарубина 392 Оппикофера 392 Штарке 392 Планофоры 266 Пластинка граммофонная 344—346 Пластические массы 194, 195, 46з Плотины 206 Повозка деревянная 89 Подача шагающая 92 Подъем рудничный 95 Подъемник: бадьевый 112 скиповый 112 Полет: космический 436 машущий 265 с использованием мускульной силы человека 365 Полиграфия 323—329 Полимеры 192 Поляра Лилиенталя 234 Поляризация: рентгеновских лучей 354 света 373 Порох: бездымный 406, 403—410, 417 дымный 406, 408, 409, 411, 413 Постулат Чаплыгина — Жуковсиого 287 Превращения фазовые 136 Поток воздушный 285 Правила безопасности в шахтах и рудниках 100 Прессы 22, 31, 32 ___ волочильные гидравлические 127 Приборостроение 347, 352, 354, 358> 361, 393 Приборы: акустические вызывные 299, астрономические 361, 400, 401 астрономо-геодезические 362, 397, 398 астрофизические 361, 364 аэрофотометрические 361, 364 базисные 396, 400 геодезические 361, 362, 401 интерферометры 361, 365, 394 калориметрические 861 крешерные 409 медицинские 402 навигационные 397 оптико-механические 398—401 оптико-электронные 352, 370 374, 375, 377, 385 оптические 349, 365, збв, 367 370, 371, 374 офтальмологические 361, 394 401 поляризационные 361 радиометрические 376 рефлектометры 361, 365, 31 рефрактометры зи, 365, 394 рисовальные 373 спектрографические 361, 36 394 спектрометрические 361, 36- 394 спектрополярископические з< ферродинамические 357 фотограмметрические 361, 3S фотометрические 361, 394 электродинамические 357 электромагнитные 357 электрооптические 361 Приборы электроизмерительные: для измерения напряжений 357 с подвижной рамкой 355 с подвижным магнитом 355 Привод: гидравлический 86 паровой 17, 49 ручной 86 электрический 87, 96, 93 Призма 374 Прицел панорамический 400 Проволока 124—127 — платиновая 125 Прожектор (лампа—фара) 54 Производство: бумажное 323 коксохимическое 157 массовое 17, 25, 40, 42 поточное 41 Промышленность: авиационная 503
Предметный указатель Предметный указатель автомобильная 245—248 горная 85, 96 горнорудная 101 машиностроительная 14—42 металлургическая 109—133 нефтяная 101, 102, 103 оптико-механическая 401 топливная 101 химическая 103, 144—200 хлорная 173—178 Хропеллер 286, 288 Хротивогаз 432, 43з Хротивовес 97 Хротрактор 396 Хрофили Жуковского—Чаплыги- на 288 Хроходка: тоннелей 85, 256—264 штреков 88 Хроцессы металлургические: бессемеровский 116—118 доменный 134—135 мартеновский 120—122 томасовский 119 Хулемет 416, 419, 427, 428 Хушки 116 — скорострельные 417, 418 'адио 446 'адиоволны 317 — затухающие 318, 316 — незатухающие 317, 318 'адиозаводы (фирмы) первые: Дюкрете 314 «Маркони» 314 «Радиотелеграфное депо Мор- ского ведомства» 314 «Телефункен» 314 Радиокондуктор» Бранли 308, 309 адиолампа 318, 319 адиолюбительство 322 адиометр 376 адиопередатчнки (радиогенерато- ры): дуговые 317 искровые 317 ламповые 319, 320 злектромашинные 317 адиоприемник когерерный грозоотметчик 311 детекторный Попова 316 Маркони 313 Попова 311 акеты: жидкостные 437, 439, 441 многозарядные 442 многоступенчатые 439 твердотопливные 435, 442 астр оптический 381 ^генераторы 120 шистры 307 Регулирование автоматическое (те- ория) 44 Резаки (ножи) железные в горном деле 89 Резание материалов (теория) 23, 24 Резец 17, 23, 24 — дисковый 89, 90 Резина 195 Рекордер 346 Рельсы 115, 12з — на шахтном транспорте 87 Реторты 155 Рефрактометр 373 Решетка дифракционная 348, 378 Рештак 93 Ротор 105, 106 Руда железная 115, 116, 119 Рудники 85, 86, 88, 101 — железные 116 Рули: Жуковского 288 управления 275 Рупор 339 Салазки монтажные 8 7 Самолет 285—289 Самолеты (конструкции): «Азион-3» 270 «Альбатрос» 280 «Аэродром А» 271 БЕ—2 278 Блерио 275 Вуазена 274 «Вуазен-Делегранж» 274 «Вуазен-Фарман» 274 Гаккеля 276 «Депердюссен» 278 «Илья Муромец» 230 М—9 280 М—11 280 Максима 270 Можайского 268—270 «Моран-Солнье» 280 «Ньюпор» 280 бр. Райт 273 «Русский Витязь» 278 С—6 278 Фармана 274 Фоккера 281 «Фридрихсгафен» 281 «Юнкере» 281 Ято 271 Самолеты (проекты): Ф. дю Тампля 266 Телешова 266 «Ариель» Хенсона 265 Самолеты (схемы): бипланы 270, 271 многомоторные 280 монопланы 271 змейчатые (коробчатые) 275 504 | тандем 271 «утки» 274 Самолеты (типы): бомбардировщики 278 истребители 280 морские 277, 281 разведчики 278 Самопады 105 — Кинда 103 — Фабиана 103 Самосчеты Бушековского 386 Сварка: ацетилено—кислородная 64 кузнечная 205 электродуговая 64 Свеча электрическая («электриче- ская свеча» Яблочкова) 55, 56 Связь дальняя 304 Секстант: двойной 396 зеркальный 396 карманный 396 Секундомер 396 Селитра 157 Сера 145 Сила: аэродинамическая 283—285 подъемная 283—288 Синтез химический 142 — неорганический 143 — органический 143 Система машин 14—47 Система управления стрельбой ко- рабельной артиллерии автоматическая 427 Системы коммуникации автомати- ческие 306 Скорости космические 437, 440 Сланцы угольные 85 Смола: каменноугольная 189—191 феноло-формальдегидная 195 Снаряд: артиллерийский 116, 406—408, 410—412, 418, 422 бронебойный 412 сферический 410 Сода 144—153 — кальцинированная 144 — каустическая 173—177 Соединение заклепочное 252—254 Соединители координатные 307 Сооружения крупнопанельные 216 Спектрограф 370 Спектроскоп 348—350, 371 Спектроскопия 348, 370 Спидометр Тесла 387 Спираль Фюллера 392 Сплавы твердые 23 — литые 127, 128 — порошковые 128 Став насосный 96, 97 Термостолбик 375, 377 Термохимия 142 Техника: измерительная 358—360, 361 инфракрасная 370 Техника горная 85, 100, 101 Техника измерений 359 Техника паровая 47—49 Техника пилотирования 272, 275 Технология синтетическая 143 Ткани непромокаемые 195 Токи индукционные 50 Толуол 185, 190, 191, 198 Толь 187 Тоннели 86 — городских железных дорог (метрополитены) 256, 262—264 — железнодорожные 256— 261 — подводные 263, 264 — судоходные 256 Топливо: металлургическое 115 моторное 187 ракетное 439, 441 Тормоза железнодорожные 226 Торпеда 384, 420, 422, 427 Тракторы 26, 35, 37, 38 Тральщик 427 Трансмиссия 17, 19, 27, 461 Транспорт: автомобильный 243—248 железнодорожный 218—227 водный 236—243 Трансформатор тока 56, 58, 59, 75, 76 Траншея 89 Трение поверхностное 235 Трения теория 46 Труба: аэродинамическая 284—286, 288, 289 зрительная 366, 396, 400 нагнетательная 97 органная 339 Трубка: двойного действия 412 дистанционная 411, 412 рентгеновская 354 Трубы 123 Турбины 25, 26 — водяные 82 — газовые 237 — паровые 81, 114, 237, 231 419, 422, 424 Турбомашпны рудничные 101 Угол атаки 283 —235, 288 Уголь 102 Удобрения азотные 157, 158 Уплотнение линией связи чаете ное 304 Компанейского 385 Свободского 385 Талалай 385 Счислитель Куммера 386 Таблицы: баллистические 406 логарифмические Непера 392 Табулятор Голлерита 390, 391 Таллофид 382 Танк 427, 429, 430 Тартание 107, 108 Тахеометр 394 Тейлоризм 42, 462 | Телеграмма 298 Телеграф: гармонический 301 звонковый 299 Лаборда 297 оптический 37а, 380 частотный Морозова 297 «шепчущий» 299 Телеграфирование: автоматическое 291 дуплексное 295, 296 квадруплексное 295 квадруплексное Слонимского 295 квадруплексное Эдисона 296 многократное 293 частотное 296 Гелеграфон 342, 344 Телескопы 365, 366, 371, 376 — рефлекторы 362, 364, 394 — рефракторы 362—364, 394 Телефон 341 — оптический З7э, 381 — многополюсный 303 — световой 379—381 — Сейса 299, 300 Телефон (см. Аппарат телефонный; Станции телефонные автомати- ческие) Телефон-фонограф зоз Теодолит 394, 400 — магнитный 397 — малый 396, 400 — повторительный 396 — с призмами 396 — универсальный 364 Теорема Внуковского 286 Теория корабля 412 Теория относительности 448, 454 Теория света электромагнитная 443 Теория электромагнитного поли 443 Тепловозы 235—2з6 Теплопеленгатор 382 Термометр 374, 375, 396 — термоэлектрический 136 Термомультипликатор 375 Термопара 375 505 Сталь: быстрорежущая 23 легированная 132, 133 литая 116—122 Стандарты 25 Станки: автоматические 22 полуавтоматические 22 Станки для обработки материалов: карусельные 19, 20, 32 протяжные 19, 21 резьбонарезные 19, 30, 31 расточные 19, 20, 29 сверлильные 19—21, 29—32 строгальные 20, 21, 30—32 токарно-револьверные 20, 22, 32 токарные 20—22 шлифовальные 19—21, 29, 30, 32 Станкостроение 19—25, зо Станции телефонные автоматиче- ские: машинной системы 307 панельной системы 307 релейного типа 307 системы кроссбар 307 системы Ротари 307 шаговой системы 306 Станция звукометрическая 419 Станция телефонная ЦБ 303 Станция электрическая 61—63, 71— 74 Станы прокатные: блюминги 123 дуо—реверсивные 12з листовые 123, 124 полунепрерывные 123 с косо-расположенными валка- ми 123 слябинги 123 трехвалковые 123 трубные 123 Стартер электрический 243 Ствол орудийный 410 Ствол шахтный 97 Стекло оптическое 360, 366, 374, 394, 402 Стеллиты 127 Стенография 340 Стереокомпараторы 364, 394 Стереотрубы 400 Стойка шахтная 95 Стрела прогиба 288 Суда наливные 102 Суппорт механический 19 Суррогаты 192 Сферометр 373 Счеты: Вольмана 385 Буракова 388 Езерского 385
Предметный указатель Уравнение движения ракеты (фор- мула Циолковского) 437, 440— 442 Уран 143 Уровни 396, 399 Усилитель электронный 383 Установка водоотливная (назем- ная, подземная) 96—98 Установка подъемная 95 Установки химико-технологиче- ские: для получения, хлористого водорода 17 g для связывания азота воздуха 159—161 для синтеза аммиака 166, 167 Установки хлорные: с колоколом 174, 198 с ртутным катодом 174—177 С твердым катодом 174, 175 Устойчивость и управляемость 265, 270, 273 Устройства аналоговые 392 Фенол 190 Фенопласт 195 Физика ядерная 446, 448, 449 Фиксация азота воздуха 157—164 —в электрической дуге 159—163 Фильеры (волоки): алмазные 127 стальные 127 твердосплавные 127, 128 Фильтр оптический 383 Флотация 12g Фокометр 372 Фонарь проекционный 329—331 Фоноавтограф 339 Фонограмма 337 •Фонограф 332, 334, 336, 339, 340—342, 344 Фосген 432 Фотоаппарат ззо, 331, 333, 366 Фотография 347, 348, 354 Фотометрия 365, 370 Фотопленка ззз, 335, ззб Фотоприемник 379 Фотосопротивление Зз2 Фотофон 379 Фотоэлемент 352 Фотоэмульсия 331, 332 Фотоэффект: внешний 352, 373 внутренний 382 Фуксин 198 Фурмы доменные 111 Футеровка металлургических пе- чей 122 Хлор 145, 146, 172—178 Хромолитография 326 Хронограф электрический 406 Хронометры 396 Хроноскоп 349 Целлулоид 194, 195 Целлюлоза 192, 323 Целостат 394 Цемент 201, 202, 215 Цепь: бесконечная 89 режущая с «зубками» 87 Цианамид кальция 163 Цианамидный процесс 163, 164 Цианирование 129 Цинкография 327 Цилиндр Течера 392 Циркуль зеркальный 396 Цех механический 30, 31 Часы астрономические 400 Чугун 109—110 Шасси колесное 268 Шахта угольная 85, 88, 95, 96, 99—101 Шелк искусственный 193, 194, 463 Шерсть искусственная 194 Шины резиновые: пневматические 243 сплошные 243 Шкала логарифмическая: Гунтера 392 Партриджа 392 Уингейта 392 Шкатулка музыкальная 340 Шлаки доменные 114 Шнур огнепроводный з 6 Шпур 85 Шрапнель диафрагменная 410 Шрифт 324 Штанга вращающаяся 87 I Щель зарубная 92 I Щит проходческий 263, 264 — механизированный 90 Экран ззо, 331 Экскаватор 14, 26 Электрификация 458, 459 Электричество 354 Электробот 51 Электровозы: аккумуляторные 227—234 троллейные 95, 227, 232, 234, 235 Электрогефест 64 Электродвигатель 15, 17, 26—30, 69—71, 461 — с кольцевым якорем 52 — Якоби 51 Электромагнетизм 50 Электромагнит 346 Электрометаллургия 64, 130—133 Электромобиль 243 Электроника 358, 444 Электроосвещение шахтное и руд- ничное 100 Электропривод] 15, 17, 18, 25—30, 32, 38, 62, 101, 324 — групповой 27, 29, 33 — индивидуальный 27—29, 33, 40 — многодвигательный 29, 30, 33 Электрооборудование 354 Электросварка 64 Электростанции 354 — постоянного тока 60, 61 Электротермия 64 Электротехника 355 Элеитротехнология 64—66 Электрофизиология 356 Электрохимия 64, 139 Элероны 274, 275 Энергетика ядерная 453 Эрлифт 107, 108 Эстакады 262 Этилен 192 Эффект: тепловой химических процес- сов 142 термоэлектрический 375
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие................................................. 3 Введение................................................... 6 Глава I. Развитие системы машин..................... 14 1. Условия и стимулы развития машиностроения 14 2. Особенности развития системы машин.. 15 3. Технический прогресс станкостроения........... 19 4. Новые типы машин-двигателей. Промышленный электропривод...................................... 25 5. Системы машин в основных отраслях производ- ства ........................................... 30 6. Зарождение массового поточного производства в машиностроении................................ 40 7. Становление научных основ машиноведения . . 42 Глава II. От пара к электричеству.................... 47 1. Кризис паровой техники.................... 47 2. Научно-технические предпосылки создания элек- трических машин.............................. 49 3. Начало развития электрического освещения ... 53 4. Проблема передачи электрической энергии на расстояние................................... 57 5. Развитие техники переменного тока ............. 58 6. Начало электрификации..................... 60 Развитие электростанций постоянного тока . . 60 Электрификация на основе трехфазной системы токов..................................... . 63 Зарождение электротехнологии................... 64 Глава III. Электрическая промышленность — самая типич- ная для новейших успехов техники..................... 67 1. Предпосылки развития электрической промыш- ленности .......................................... 67 2. Революционная роль электродвигателя в системе машин........................................... 69 3. Концентрация производства электроэнергии ... 71 4. Технические средства передачи электроэнергии высоким напряжением................................ 74 5. Развитие основного высоковольтного оборудова- ния ............................................... 75 j6. Влияние электрификации на энергомашинострое- ние ........................................ 80 507
Оглавление Глава IV. Техническое перевооружение горной промышлен- ности .............................................. 85 1. Изменение в технике добычи твердых полезных ископаемых....................................... 85 2. Нефть — новое топливо и сырье для индустрии 101 3. Техника бурения и добычи нефти................104 Глава V. Переход на новые способы получения металлов 109 1. Усовершенствования в производстве чугуна .... 109 2. Развитие конвертерных способов получения стали 116 3. Выплавка стали в мартеновских печах.................120 4. Техника прокатного производства...............123 5. Техника волочения металлов....................124 6. Прогресс в области цветной металлургии . . . 128 7. Становление и развитие электрометаллургии 130 8. Развитие научных основ металлургии...........133 Глава VI. Развитие химической технологии...............138 1. Использование достижений химии в производстве 138 2. Развитие технологии производства соды.........144 3. Контактный способ получения серной кислоты 154 4. Разрешение проблемы фиксации азота воздуха 157 Фиксация азота воздуха в электрической дуге 159 Цианамидный способ связывания свободного азота 163 Каталитический синтез аммиака.................164 Получение азотной кислоты каталитическим окис- лением аммиака................................168 5. Электрохимические способы получения хлора и едкого натра. Синтез соляной кислоты .... 172 Состояние химических способов производства хлора...........................................172 Развитие электрохимического процесса получения хлора.........................................173 Синтез соляной кислоты........................178 6. Технология переработки нефти и каменного угля 180 Развитие промышленной технологии переработки нефти...........................................181 Коксохимия....................................188 7. Высокополимерные материалы. Синтетические красители.............................• . . . 191 От природных материалов к искусственным и син- тетическим ....................... .....•• 191 Искусственные волокна....................193 Пластические массы и каучуки.............194 Красители................................197 Глава VII. Строительная техника.....................201 1. Основные направления прогресса строительной техники.....................................201 2. Влияние электричества на строительную технику 204 508
Оглавление 3. Освоение железобетона.........................206 4. Наиболее значительные сооружения..............209 5. Достижения в строительной науке...............213 Глава VIII. Техническое перевооружение транспорта........217 1. Совершенствование железнодорожного транспор- та ..............................................218 2. Начало электрификации железных дорог. У исто- ков тепловозостроения........................... 227 3. Развитие водного транспорта ................. 236 4. Зарождение и развитие автомобильного транспорта 243 5. Успехи в мостостроении........................248 6. Строительство тоннелей........................256 Глава IX. Зарождение и начальный период развития авиаци- онной техники........................................265 1. Возникновение научных и технических предпосы- лок .............................................265 2. Первые попытки создания самолета..............268 3. Создание первых самолетов.....................273 4. Начало массового самолетостроения.............277 5. Состояние воздухоплавания............... . . 281 6. Создание теоретических основ авиационной тех- ники ............................................283 Глава X. Развитие электросвязи..........................290 1. Совершенствование телеграфной связи...........290 Изменения в технике телеграфии................290 Автоматическое телеграфирование...............291 Многократное телеграфирование.................293 ( Дуплексное телеграфирование..................295 Развитие идеи частотного телеграфирования . . 296 2. Развитие телефонии............................297 Предыстория...................................297 Изобретение телефона..........................299 Развитие систем телефонной коммутации........304 3. Изобретение радиосвязи и начальный этап радио- техники .........................................308 Глава XI. Техника полиграфии и новые средства массовой информации...........................................323 1. Развитие технйки полиграфии...................323 2. Изобретение кинематографа.....................329 3. У истоков звукозаписи.........................339 Глава XII. Качественные сдвиги в приборостроении . . . 347 1. Требования науки и техники к приборостроению 347 2. Измерительные приборы. Зарождение инструмен- товедения........................................358 3. Развитие технической оптики как теоретической базы оптического приборостроения.................365 509
Оглавление it. Зарождение оптико-электронного приборостроения 374 5. Вычислительные машины.........................385 6. Приборостроение как самостоятельная отрасль промышленности...............................393 Глава XIII. Военная техника...............................403 1. Милитаризм и подготовка к переделу мира . . . 403 2. Использование достижений науки в военном деле 406 3. Перевооружение сухопутной армии...............415 4. Вооружение военно-морского флота..............419 5. Новые виды военной техники и вооружения . . . 427 Глава XIV. Создание теоретических основ ракетно-космиче- ской техники.............................................434 1. Первые научные работы в области космонавтики 434 2. Возникновение теоретических основ космонав- тики ...........................................436 3. Первые фундаментальные работы в теории ракетно- космической техники...............................439 Глава XV- Новейшая революция в естествознании на рубе- же XIX и XX вв. Ее первый этап.443 1. Развитие учения об электромагнетизме в послед- ней четверти XIX в..............................443 2. Начало «новейшей революции в естествознании» 445 3. Дальнейшее развитие «новейшей революции в ес- тествознании». Завершение ее первого этапа . . 451 4. Электромагнитная картина мира. Связь науки с техникой и производством........................456 Глава XVI. Итоги развития техники в канун общего кризиса капитализма..........................................469 Использованная литература.................................466 Именной указатель.........................................486 Предметный указатель......................................499
ТЕХНИКА б ЕЕ ИСТОРИЧЕСКОМ РАЗВИТИИ 70-е годы — начало XX в. * Утверждено к печати Институтом истории естествознания и техники Академии наук СССР Редактор М. С. Архангельская Художник В. Г. Виноградов Художественный реЭактор С. А. Литвак Технический редактор Р. М. Денисова Корректоры Р. 3. Землянская, Н. И. Казарина И Б № 21332 Сдано в набор 05.08,8! Подписано к печати 01.02.82 Т-02837. Формат 70Х100Л Бумага для глубокой печати Гарнитура обыкновенная Печать высокая. Усл. иеч. л. 41,6. Усл.кр.-отт. 42,9. Уч.-изд. л. 43,8. Тираж 2400 экз. Тип. зак. 727 Дена 4 р. 80 к. Издательство «Наука» 117864 ГСП-7, Москва, В-485, Профсоюзная ул., 90 2-я типография издательства «Наука» 121С99, Москва, Г-99, Шубинский пер., Ю 1