Первые виды рельс, железнодорожных путей, локомотивов

В XVI веке на рудниках появились первые рельсы гладкие деревянные брусья, уложенные на лежни, зарытые в землю. Телега по таким рельсам катилась легче, чем по земле, и лошадь могла везти значительно больший груз. Но деревянные рельсы были недолговечны, их поверхность скоро становилась неровной. Люди искали замену для дерева и нашли: на смену дереву пришел металл.

В 1764 году гениальный русский гидротехник Козьма Дмитриевич Фролов построил на Алтае на берегах двух рек Змеевки и Корбалихи, где раскинулся Змеиногорский рудник, первое в мире полностью механизированное предприятие по добыче и обработке руды. На этом предприятии вагонетки, груженные рудой, перемещались, по первым в мире металлическим рельсам. На этом же руднике Фролов сделал первую попытку использовать для передвижения вагонеток механическую силу. Они двигались с помощью вращаемых водой колес, лебедок и канатов.

Рельсовый путь Фролова намного опередил подобные изобретения за пределами России, в частности и " первый рельсовый путь " англичан, который появился на металлургических заводах Дерби в графстве Йоркшиль лишь спустя четыре года.

Успех Фролова не был единичным. В 1788 году на Александровском чугунолитейном заводе в Петрозаводске строится под руководством А.С. Ярцева чугунная дорога длиной более 160 метров. Рельсы этого пути были уголковые. По одной, горизонтальной, полке катились колеса тележек, а другая вертикальная, не позволяла им соскакивать в сторону.

Можно предполагать, что подобные " чугунки" - так называли в то время первые рельсовые пути - существовали в те годы и на других металлургических заводах.

По ровной поверхности чугунных рельсов катились еще лучше, и теперь уже одна лошадь могла везти несколько телег. Так задолго до изобретения паровоза появился первый железнодорожный поезд.

Развитие рельсового транспорта в России продолжалось. В 1806 году сын Фролова Петр Фролов, которого по праву называют пионером рельсового транспорта, идя по стопам отца, предложил проект пост ройки чугунных дорог. По его замыслу чугунные дороги должны были дополнить естественные водные пути и каналы. Проект не нашел поддержки, его автор смог лишь добиться разрешения на постройку опытной дороги протяженностью 1867 метров. И в 1810 году первая в России рельсовая дорога с конной тягой вошла в строй. Она отличалась от приспособленных к рельефу местности английских дорог тем, что была строго горизонтальной благодаря постройке моста, виадука и выемки. На дороге были уложены чугунные рельсы с выпуклой поверхностью катания. Чугунные же ободья повозок имели желобчатую поверхность. Рельсы посредством приливов на их концах укреплялись на продольных деревянных брусьях и вместе с ними укладывались на шпалы.

Состав из трех вагонеток тянула одна лошадь, перевозя за день до 65 тонн руды. Путь в оба конца занимал полтора часа. Фролов применил также поворотный круг для перемещения состава на боковые ветки. Транспортировка такого количества руды по грунтовой дороге потребовала бы 25 лошадей. Начальство с удовлетворением отметило, что на Змеиногорской дороге и " Выгода к перевозке руд против обыкновенной столь очевидна, что делает честь основателю". Дорога превосходила все подобные сооружения, имевшиеся в то время за рубежом. Лишь спустя 17 лет подобная дорога была построена в Америке. Тем не менее фроловские проекты больших рельсовых дорог так и не были осуществлены.

Рельсовые пути на Змеиногородском руднике и Александровском заводе, конная " чугунка" Петра Фролова были первыми прообразами железных дорог наших дней.

В то время промышленность бурно развивалась: строились фабрики открывались новые рудники и шахты, крепло сталелитейное производство. Развивающейся промышленности уже не хватало энергии, которую давали сила падающей воды, ветер и мускулы лошади. Жизнь настоятельно требовала созданию новых, более сильных двигателей, не зависящих от стихии.

Такой двигатель дал нам наш соотечественник, горный мастер Иван Ползунов. Сын солдата, Ползунов родился в Екатеринбурге в 1728 году. Закончив заводскую школу работал " механическим учеником".

В 1745 году семнадцатилетний Ползунов попадает на Алтай, на Колываново-Воскресенские заводы. Здесь в центре алтайской горнорудной промышленности он остро почувствовал требования производства, запросы которого вода как источник энергии уже не могла удовлетворить. И Ползунов решил " пресечь водяное руководство". Чтобы осуществить свой замысел, он задумал построить " огненную машину", которая бы " способной по воле нашей, что будет потребно справлять".

Прошло почти полвека, прежде чем человек поставил паровую машину на колеса и заставил ее перемещать грузы.

Первые прототипы будущего паровоза появляются в начале XIX века. В то время еще плохо были изучены законы сцепления колес с рельсами, и люди думали, что колеса самодвижущейся повозки будут скользить по гладкой поверхности рельса, вращаясь на одном и том же месте. Поэтому человек стал работать над созданием таких приспособлений, которые могли бы помочь повозке передвигаться по гладким рельсам.

Появляется паровоз с зубчатыми колесами, которые при вращении зацеплялись за зубья рейки, уложенной вдоль пути. Но зубья оказались плохими помощниками - часто ломались и поэтому от них пришлось отказаться.

Вслед за паровозом с зубчатыми колесами появляется паровоз с ногами, похожий на гигантского кузнечика. Но этому необычному шагающему паровозу не суждено было благополучно закончить свой путь. Спустя несколько минут, когда поезд уже преодолел два десятка метров, раздался взрыв - лопнул котел. За свои ноги этот паровоз получил название " шагающей машины".

Весной 1813 года один из владельцев Клингвортских копей лорд Лавенсворт получил письмо, в котором машинный мастер Стефенсон предлагал заменить лошадей" ходячими машинами. " Автор письма сам брался построить их и просил лишь средств на покрытие расходов. Стефансон получил согласие, а вместе с ним и необходимые деньги.

Спустя год паровоз был готов. Он имел четыре колеса диаметром 90 сантиметров и котел длиной 2, 4 метра. Машина состояла из двух цилиндров. Движение поршней передавалось колесам при помощи зубчатой передачи. 25 июля 1815 года паровоз испытали. По словам очевидца, он мог " тащить помимо собственной тяжести, восемь груженых повозок, общим весом около тридцати тонн со скоростью четыре мили в час". В том же году Стефенсон создает второй паровоз, а в 1816 году третий. Он строит не только паровозы, но и дороги. 18 ноября 1822 года при огромном стечении зрителей была открыта Геттонская железная дорога длиной 12, 8 километра, построенная по его проекту. В наши дни изобретателем паровоза справедливо считают Стефенсона. Но сам Стефенсон в свое время был несколько другого мнения. " Паровоз, - сказал он, - изобретение не одного человека, а целого поколения инженеров-механиков". И он был прав. Усилиями многих талантливых изобретателей поставленная на колеса паровая машина приобрела дошедшие до наших дней формы паровоза, а примитивные рельсовые дороги копий и заводов превратились в пути сообщения массового пользования.

В России представителями этого замечательного поколения были уральские крепостные механики Ефим Алексеевич и его сын Мирон Ефимович Черепановы. В своем письме известному уральскому заводчику Демидову 27 марта 1828 года Ефим Алексеевич писал: " Сколько позволяют силы ума моего, стараюсь неослабно заводить машины для пользы заводов, для облегчения сил трудящихся". Эти слова вместе с сыном он подкреплял делами.

Испытания первого паровоза дали хорошие результаты, и уральские механики, несмотря на консерватизм царских чиновников, продолжали трудиться над его усовершенствованием. В 1835 году они построили второй паровоз, который был намного сильнее первого: он мог везти до 17 тонн груза.

Однако, несмотря на высокие по тому времени качества русского паровоза создатели были незаслуженно забыты. Правящие круги царской России похоронили гениальное творение замечательных русских изобретателей - уральских механиков.

Электровозы, тепловозы

В середине 90-х годов XIX века в США был построен первый электровоз постоянного тока, получавший энергию от тяговых подстанций, и электрифицирована железнодорожная линия.

В СССР первая электрифицированная железнодорожная линия с мотор вагонными электропоездами появилась в 1926 году первые электровозы в 1933 году.

Первый магистральный тепловоз был построен в СССР в 1924 году по проекту Я.М. Гаккеля.

Электрическая и тепловозная тяга вытеснила прежнюю паровую тягу со всех многочисленных магистралей нашей страны.

На пригородных электрифицированных линиях пассажиры ездят в электропоездах (электричках), состоящих из моторных и прицепных вагонов. Пригородный электропоезд может развивать скорость до 130 км/ч.

Тепловозы появились на советских железных дорогах более полувека назад по инициативе В.И. Ленина. Тепловоз сложнее электровоза и стоит дороже, зато он не требует контактной сети, тяговых подстанций. Тепловоз можно использовать везде, где только уложены железнодорожные пути. Но он нуждается в нефтяном топливе, запасы которого ограничены.

Метрополитен

В 1863 г. в Лондоне построена первая линия метрополитена (3, 6 км). С 1868 метрополитен действует в Нью-Йорке. Старейшие метрополитены на Европейском континенте - Будапештский (1896), Венский (1898) и Парижский (1900). В последствие метрополитены были построены в Мадриде, Барселоне, Афинах, Стокгольме, Осло, Токио и других городах.

В Российской Федерации первая линия метрополитена была введена в Москве (1935); действуют метрополитены в Санкт-Петербурге (с 1955), Нижнем Новгороде (с 1985), Новосибирске (с 1985), Волгограде (с 1985), Самаре (с 1987), Казани (с 2005 года), в Екатеринбурге (1991), ведутся подготовительные работы по строительству метрополитена в Челябинске, Красноярске, Ростове-на-Дону, Омске, в других городах, предусматривается также сооружение метрополитена в Перми. В 20 в. многие станции метрополитена - монументальные сооружения с индивидуальным архитектурно-художественным обликом.

Автомобильный транспорт

 

Автомобильный транспорт возник в конце XIX века. Но до конца первой мировой войны 1914-1918 годов он оставался главным образом местным видом транспорта, дополнявшим и постепенно заменявшим гужевой транспорт во всех областях его применения: в городских (уличных) сообщениях, в доставке пассажиров и грузов железнодорожным станциям и пристаням (и от них к месту назначения), а кое где и в самостоятельных перевозках в районах, лишенных железных дорог и речных путей. Начиная с 20-х годов ХХ века автомобильный транспорт начал конкурировать с железнодорожными дорогами и внутренним водным транспортом.

В целом в эпоху общего кризиса капитализма и особенно в период после второй мировой войны удельный вес железных дорог в транспортной системе наиболее развитых капиталистических стран снижается. В США на железные дороги приходится уже менее половины всей работы внутреннего транспорта по перевозке грузов и пассажиров. Техническое развитие железнодорожного транспорта идет по пути внедрения новых видов тяги: тепловозной тяги в США, где нефтетопливо дешево, и электрической тяги в европейских странах и в Японии, особенно там, где мало угля и имеется дешевая гидроэнергия. Быстро развивается в капиталистических странах автомобильный транспорт. В США, при наличии 1, 8 млн. километров дорог с твердым покрытием, около 15-16% всего грузооборота и 32% пассажирооборота совершается автомобилями (автобусами, а легковыми машинами во много раз больше).

Развитие транспорта во всех странах оказало большое влияние и на развитие промышленности, так как транспорт предъявляет значительный спрос на топливо, металл, лес и др. В 19 веке крупнейшим потребителем продукции тяжелой промышленности был ж\д транспорт. В настоящее время одним из наиболее крупных потребителей промышленной продукции (металл, горючее и др.) является автомобильный транспорт.

Слово" автомобиль" означает " самодвижущийся". В наше время автомобиль - самое распространенное средство механического транспорта. Во всем мире насчитывается более 300 млн. автомобилей. Первые попытки создать самодвижущуюся повозку были сделаны еще два века назад. Так, в России в 80-е гг. ХVIII в. над ее проектом работал известный русский изобретатель И.П. Кулибин. В 1769-1770 гг. французский изобретатель Ж. Кюньо построил трех колесный тягач для передвижения артиллерийских орудий. " Тележку Кюньо" считать предшественницей не только автомобиля, но и паровоза, поскольку она приводилась в действие силой пара. Паровые тележки для обычных дорог строились также в Англии, и в России, однако были они тяжелыми, неудобными для пользования и потому широкого распространения не получили.

Появление легкого, компактного и достаточно мощного двигателя внутреннего сгорания открыло широкие возможности для развития автомобиля. В 1885 году немецкий изобретатель Карл Бенц построил четырехтактный бензиновый одноцилиндровый двигатель с искровым зажиганием. На стенде он развил 300 оборотов в минуту и показал мощность около 2/3 лошадиной силы. В 1886 году Карл Бенц получил патент на свое самоходное детище. Но понадобилось еще около десяти лет, чтобы сделать его практически пригодным и коммерчески рентабельным.

Имя Бенца широко известно и сегодня по названию западногерманской фирмы " Даймлер-Бенц". Она выпускает пользующиеся заслуженной популярностью автомобили марки " Мерседес-Бенц" первая часть названия фирмы связана с именем еще одного выдающегося изобретателя - инженера Готлиба Даймлера.

Даймлер сконструировал собственный легкий четырехтактный бензиновый двигатель. Штургартский инженер сделал его быстроходным, развивавшим около 700 оборотов в минуту. Это позволило получить более высокий КПД и вдвое большую удельную мощность.

Подход Даймлера к проблеме был более масштабным, чем у Бенца, в большей степени коммерческим и экономически выверенным. Если инженер из Мангейма шел к своей самоходной трех колеске классическим путем изобретателя-одиночки, хотя и был совладельцем фирмы, то степенный Даймлер создал свой безлошадный экипаж, исходя из общественных и экономических потребностей, подобно тому, как такие задачи решают сегодня солидные исследовательско-конструкторские организации.

Даймлер занялся постройкой аппаратов, на которых его двигатели мог ли использоваться. Первым из них стала моторная лодка с двигателем " Даймлер", затем " повозка для верховой езды с керосиновым двигателем" - прообраз нынешнего мотоцикла с двумя деревянными колесами и деревянной же рамой. А самый новый свой двигатель объемом 462 кубических сантиметра (вдвое меньше чем у Бенца) и мощностью 1, 1 лошадиной силы (на 40% больше, чем у Бенца) изобретатель-коммерсант поставил на обычный конный экипаж.

История техники объединила импульсивного Карла Бенца и рассуди тельного Готлиба Даймлера в звании независимых друг от друга изобретателей автомобиля. Как ни странно выглядят их экипажи с современной точки зрения, но в каждом из них есть немало общего с автомобилями сегодняшнего дня.

Почти одновременно с Бенцем и Даймлером сотни энтузиастов в разных странах пытались создать автомобиль. История сохранила имена французов Э. Делямар-Дебутвиля и Л. Маландена, оформивших патент в 1884 году, создавших действующую конструкцию, но не сумевших внедрить ее в производство. А американец Д. Селден получил патент еще раньше, в 1879 году, но еще долго не мог построить машину. Австриец З. Маркус воплотивший идею автомобиля в дереве и металле, забыл оформить на него должным образом авторское свидетельство, а потом потерял интерес к своему изобретению. Нечто подобное произошло с конструкцией датчан А. Хамеля и Х. Юхансона. Всего было зарегистрировано 416 заявок. Тем не менее Генри Форда все считают одним из первооткрывателей автомобильной эры.

Есть сведения, что первый русский автомобиль был построен в 1882 году Путиловым и Хлобовым в небольшом городке на Волге. Достаточных документальных подтверждений этого факта, однако, пока не получено. О машине Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе известно гораздо больше. Она демонстрировалась в действии на всероссийской художественной выставке в Нижнем Новгороде в 1896 году.

В основе конструкции двигателя и трансмиссии, которые изготовил для будущего автомобиля Яковлев, лежали идеи Бенца. А вот кузов, рулевое управление и подвеска, разработанные Фрезе, оказались вполне оригинальными. Машина имела массу около 300 килограммов, развивала скорость до 20 километров в час. Она бодро бегала по территории Нижегородской ярмарки летом 1896 года, и от этого события пошел отсчет истории автомобилестроения в России.

Вошло в историю развития автомобилизма имя еще одного нашего соотечественника-Ипполита Владимировича Романова. Романов был электротехником, много и плодотворно работал над созданием аккумуляторов, электродвигателей, электрических железных дорог. Он построил машину с электрическим двигателем для городских поездок в 1899 году.

В середине XIX века для преодоления бездорожья был изобретен, а в начале ХХ века стал все чаще применятся новый движитель-гусеница.

В 1879 году русский изобретатель Федор Абрамович Блинов получил патент на созданный им " гусеничный ход". В 1912 году американская фирма " Холт" стала выпускать тракторы на гусеницах и сдвигателями внутреннего сгорания. Гусеничный движитель создавался специально для преодоления бездорожных пространств. С 1916 года на Путиловском заводе, куда прибывали из Англии шасси броневиков " Остин", часть их стали оснащать полугусеничным ходом по системе Кегресса. А в 1918 году аналогичным образом переоборудовали машину " Роллс-Ройс", на которой ездил зимой В.И. Ленин.

В 1939 году с конвейеров фирмы " Фольксвагенверк" стали сходить " майские жуки", сконструированные под руководством Фердинанда Порше. Модель " майский жук" продержалась в производстве свыше тридцати лет, больше, чем любая фордовская, и стала самым распространенным автомобилем в мире. В 60-х годах концерн " Фольксвагенверк" выпускал свыше миллиона " майских жуков" ежегодно. Так сбылась мечта Фердинанда Порше.

Более того, разработанная для " Фольксвагена" заднемоторная компоновка породило целое семейство массовых автомобилей. В Италии это были прежде всего ФИАТы модели 600, во Франции-" Рено 4СУ", в СССР-" Запорожцы".

Автомобилей на земном шаре уже более миллиарда. В 1987 году выпущен около 30 миллионов новых машин. Как ни пытались приостановить рост автомобильного парка в прошлом, это не удавалось.

Сегодня автомобили потребляют около 15% получаемого ежегодного топлива, на их производство расходуется значительная часть общего выпуска резино-технических изделий, большая доля производимых в разных странах металлов, в том числе дорогостоящего стального проката.

К началу ХХ века автомобиль вобрал в себя последние достижения металлургии, металлообработки, машиностроения и промышленной химии. Более того, дальнейшее совершенствование автомобилей стимулировало развитие этих отраслей. Применение в трансмиссии зубчатых передач, пришедших на смену цепным и ременным, побудило станкостроительную промышленность к резкому качественному скачку. Нужда автомобилей в пневматических шинах вызвала к жизни, по сути дела, новую отрасль промышленности резино-техническую. Высокие точности, необходимые при расчете и изготовлении двигателей внутреннего сгорания, дали сильный толчок созданию новых технологических процессов в машиностроении.

Автомобильная промышленность - сильно развитая, типичная для среднего машиностроения отрасль. Автомобильная промышленность включает в свой состав помимо выпуска машин также производство моторов, электрооборудования, подшипников, прицепов и т.д., которые выпускаются на самостоятельных предприятиях.

 

Воздушный транспорт

 

История авиации включает в себя развитие механического полёта от первых попыток запусков бумажных змеев и планирующего полёта до оснащённых двигателями аппаратов тяжелее воздуха, а также более позднее его развитие.

Мечта человечества о полёте, возможно, впервые была реализована в Китае, где полёт человека, привязанного (в виде наказания) к бумажным змеям был описан в VI веке н.э. Позднее первый управляемый полёт на дельтаплане совершил Аббас ибн Фарнас в Аль-Андалусе в IX веке н.э. У Леонардо да Винчи (XV в.) мечта о полёте нашла выражение в нескольких проектах, но он не пытался их реализовывать. Первые серьёзные попытки полёта человека были реализованы в Европе в конце XVIII века.

Привязанные воздушные шары, заполненные горячим воздухом, были усовершенствованы в первой половине XIX века и применялись в значительных масштабах в ряде войн середины столетия; наибольшую известность получило их применение во время Гражданской войны в США, когда воздушные шары использовались для наблюдения во время сражения у Питтерсберга.

Эксперименты с планёрами заложили основу строительства аппаратов тяжелее воздуха, и в начале XX века прогресс в двигателестроении дал возможность управляемого полёта с двигателем. С этого времени, авиаконструкторы изо всех сил пытались создать аппараты, которые были бы быстрее, летели дальше и выше, и имели бы более простое управление. Важные факторы, влияющие на прогресс в самолётостроении:

·         Управление: Первоначально планёры управлялись путём движений телом (Отто Лилиенталь) или перекосом крыла (братья Райт). Современные самолёты используют различные средства механизации - элероны, рули направления и рули высоты. На некоторых военных самолётах (например, на истребителе Су-27) аэродинамическая устойчивость обеспечивается специальной системой, причём полёт без помощи системы фактически невозможен. Аэродинамическая неустойчивость позволяет обеспечить более высокую манёвренность летательного аппарата, недоступную для аэродинамически устойчивого аппарата.

·         Мощность: Авиационные двигатели становятся всё более лёгкими и эффективными, от паровых двигателей Клемента Адера до поршневых, реактивных и ракетных двигателей.

·         Материал: Первоначально летательные аппараты изготавливались из тканей и дерева, затем стали использоваться специально обработанные ткани и стальные трубки, полностью алюминиевые конструкции (в период Второй мировой войны), а сегодня всё в большей мере используются композиционные материалы.

Древняя Греция

Мечта о полёте встречается в мифах разных народов мира (например, о Дедале и Икаре в греческой мифологии, или о Пушпака Вимана в Рамаяне). Первые попытки полёта также часто связаны с идеей подражать птицам, как в мифе о Дедале его крылья из перьев и воска. Попытки строить крылья и спрыгивать из высоких башен продолжались даже в семнадцатом веке.

Около 400 до н.э. Архит Тарентский, древнегреческий философ, математик, астроном, государственный деятель и стратег, возможно, разработал первый летательный аппарат, представляющий собой модель птицы, и, как утверждают источники, пролетел около 200 метров. Эта машина, которую изобретатель назвал Голубем (греч.  Π ε ρ ι σ τ έ ρ α, Peristera), вероятно, подвешивалась на тросе или на стержне во время полёта.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: