шек в цилиндрах при их последовательном включении позволяла начать вращение коленвала из любого положения. Число оборотов регулировалось изменением подачи нефти.
Первые подобные двигатели были установлены в 1908 г. на русской подводной лодке «Минога», позже на лодке «Акула». Затем ими стали оснащать нефтеналивные суда Нобеля.
После этого началось распространение дизельных теплоходов по всему миру. В 1912 г. в Дании был построен танкер «Зеландия» водоизмещением 3200 тонн. На нем были установлены два двигателя мощностью по 1250 л. с. каждый. В 1913 г. 70 из 80 теплоходов принадлежали России.
По мере совершенствования судовых дизелей повышался их КПД, уменьшались масса и габариты, повышались надежность и мощность. Все это способствовало вытеснению теплоходами судов с паровыми машинами. Если в 1930 г. теплоходы составляли около 10 % гражданского флота, то к середине 1970-х годов их доля достигла почти 90 %.
Ткачество
Одежда, сшитая из различных материалов, стала применяться людьми очень давно: кусочки тканей были обнаружены при раскопках древнеегипетских гробниц, датированных V тыс. до н. э. Они были сделаны изо льна. 240 метров нити, из которой была сделана пряжа, весили всего 1 грамм.
Предшественником ткачества можно считать плетение. Изготавливая различные маты из веток и стеблей, люди распространили это умение на плетение нитей из различных волокон.
В различных регионах для изготовления волокон применяли различные материалы: в Европе – лен, коноплю и шерсть, в Индии – хлопок, в Китае – шелк. Процесс превращения сырья в волокна был весьма трудоемким.
Полученные волокна превращались в ткань на простейшем ткацком станке, представлявшем собой закрепленный на двух вертикальных брусках стержень. К нему привязывали нити, составлявшие основу ткани. Во избежание спутывания нити натягивались при помощи подвесов. Поперечная нить – уток – наматывалась на заостренную палку и с ее помощью пропускалась через основу таким образом, чтобы соседние нити основы находились по разные стороны утка. Этот способ тканья копировал плетение и требовал много времени для пропускания утка.
Позже для разделения нитей между нитями основы стали создавать ромбообразное пространство – зев, образованное четными и нечетными нитями основы. В это пространство вкладывалась уточная нить, сматывавшаяся со шпули, находившейся в челноке – рабочем органе ткацкого станка. Одно из устройств, которое образовывало зев, применяется в ткацких станках до сих пор. Оно представляет собой рамку, называемую ремизкой, к планкам которой прикреплены проволочки с петлей посередине – глазком. Через глазки пропускались нитки основы. Вначале это были либо четные, либо нечетные. Потянув на себя ремизку, ткач отделял четные нити от нечетных и прокидывал уток через основу одним броском. При обратном движении утка оставшиеся нити проходились поодиночке. Позже к грузикам на нижних концах нитей стали привязывать шнурки, вторые концы которых поочередно крепились к двум ремизкам. Потянув поочередно за ремезы, ткач отделял то четные, то нечетные нити, перебрасывая уток через основу. Это позволило значительно ускорить работу.
Такой способ крепления позволял использовать несколько ремизок, прикрепляя к ним каждую третью или четвертую нить. Это позволяло менять способы переплетения и ткать разные ткани.
Горизонтальный ткацкий станок применялся до XVIII в. В него были внесены некоторые изменения: нити основы параллельно наматывали на специальный валик – навой. На такой же валик наматывалась и готовая ткань. Для разделения нитей основы применялся специальный гребень – бердо, который закреплялся на качающейся раме – батане. Последовательное поднятие ремизок осуществлялось посредством нажимания ткачом педалей. Таким образом, руки ткача освобождались. Ткани были узкими из-за ручной прокидки челнока.
В XVI в. был изобретен ленточный станок, способный одновременно ткать несколько лент.
В XIV–XVI вв. появились прядильные машины с ручным и ножным приводом, обеспечившие значительное увеличение количества пряжи. Теперь ткацкие станки не успевали перерабатывать все сырье, изготовленное на новых машинах. Были необходимы ткацкие машины, которые смогли бы удовлетворить нужды развивающейся текстильной промышленности.
В 1678 г. француз де Женн изобрел первый механический ткацкий станок, приводившийся в действие гидравлическим двигателем. В 1745 г. французский механик Вокансон сконструировал один из первых механических ткацких станков, также приводившийся в движение гидравлическим двигателем. Однако эти механические ткацкие станки были еще очень несовершенны, а двигательная сила их была слишком неудобна для примитивной техники текстильной промышленности XVIII века.
В 1785 г. англичанин Э. Картрайт изобрел механический ткацкий станок. Вначале его конструкция была весьма примитивна, поэтому над усовершенствованием своего станка Картрайт работал до конца XVIII в. Он с самого начала предусматривал, что его станок будет приводиться в движение паровым двигателем. В 1792 г. он создал легко управляемый механический ткацкий станок, удовлетворяющий требованиям, предъявлявшимся в то время к ткачеству. Картрайт в своем станке добился полной механизации всех основных операций ручного ткачества: прокидки челнока, подъема ремизного аппарата, пробоя бердом уточной нити, сматывания запасных нитей основы, удаления готовой ткани и шлихтования основы (пропитывания нитей клеящим раствором-шлихтой для увеличения прочности).
В первой четверти XIX в. над усовершенствованием ткацкого станка работали и многие другие изобретатели. Во Франции в 1804 г. Жаккар изобрел ткацкую машину для узорчатого тканья. Станок Жаккара давал ткань с разнообразными красочными узорами; имел набор ниток различных цветов.
В начале XIX в. в связи с усложнявшейся конструкцией ткацких станков некоторые их части начали делать из металла. С 1803 по 1813 г. англичанин Хоррокс получает ряд патентов на ткацкие станки с железной станиной. Эти станки имели преимущества по сравнению с деревянными: меньше изнашивались при работе и занимали немного места. В начале XIX в. были механизированы и некоторые вспомогательные операции ткачества, появились шлихтовальные и другие машины.
В дальнейшем конструкторы направляли свои усилия на превращение механического станка в автоматический. Были созданы механизмы, заменявшие пустые шпули в челноке на ходу, без остановки станка, приспособления, автоматически останавливающие станок при обрыве основной нити.
В новых станках челнок двигался между нитями основы ударяемый специальными деревянными погонялками. Его торможение осуществлялось силой трения о челночную коробку, в которую он влетал. Предельная частота перемещений челнока, равная примерно 200–220 ударам в минуту, была достигнута еще в середине XIX в. и с тех пор не увеличивалась. Одна из причин этого – шум.
Увеличение скорости челнока пытались достичь разными способами: при помощи электромагнитов, пороховых взрывов и т. п. В конце концов стали использовать многочелночные станки непрерывного действия. В них уточную нить стали прокладывать много маленьких челноков одновременно. Производительность многочелночных станков намного выше, чем на одночелночных, а уровень шума значительно снизился.
Разрабатываются конструкции бесчелночных станков, в которых уток заменен капелькой воды, тянущей за собой нить, струей сжатого воздуха. Применяется также и прокладчик утка – небольшая пластинка массой около 40 г с пружинным зажимом нити. Перемещаясь в направляющей гребенке, прокладчик прокладывает нить в зеве со скоростью до 25 м/с.
В бесчелночных станках уточная нить сматывается не с шпули, а с неподвижной бобины, расположенной на станине станка.
На рапирном ткацком станке уточная нить вводится в зев захватами, расположенными на концах стержней (рапир), совершающих возвратно-поступательные движения с двух сторон станка.
Применяются также и пневморапирные станки, в которых две полые рапиры вводятся в зев, образуя воздушный канал. В правую рапиру сжатым воздухом вдувается уточная нить. Одновременно из левой отсасывается воздух, увлекая за собой нить. Применение этих станков позволило снизить шум в два раза и повысить производительность в 1,5 раза.
Токарный станок
В XVII–XVIII вв. бурно развивалась обрабатывающая промышленность. При многих мануфактурах были металлообрабатывающие мастерские.
Обработка в мастерских велась в основном на токарных лучковых станках. В этих станках сверху была укреплена гибкая жердь, к которой привязывался один конец веревки. Веревка обвивала валик на станке. Другой конец прикреплялся к доске, которая являлась педалью для ноги рабочего. Нажимая на педаль, рабочий вращал валик и обрабатываемую деталь. Режущий инструмент он держал в руке. Токарный станок был сложным орудием, но не машиной. Для превращения в машину был необходим резцедержатель-суппорт, заменяющий руку человека.
Изобретателем токарного станка с суппортом стал русский механик А. К. Нартов. Он построил несколько токарно-копировальных станков, имевших механический суппорт-держалку.
На станках конструкции Нартова для привода можно было использовать колесо, приводимое в движение при помощи воды или силы животных.
Несмотря на замечательные работы Нартова и высокую оценку, которую получили его изобретения и знания, изобретенный им суппорт не оказал большого влияния на практическое развитие техники токарного дела.
В конце XVIII в. к идее применения суппорта в токарных станках вернулись во Франции. В «Французской энциклопедии» Дидро в 1779 г. дается описание приспособления для токарных станков, которое явно напоминает принцип суппорта. Однако у этих станков был ряд недостатков, исключавших их широкое применение на практике.
Возможность развития техники машиностроения появилась только в результате первых двух этапов промышленной революции. Для машинного производства машин был необходим мощный двигатель. К началу XIX в. таким двигателем стала универсальная паровая машина двойного действия. С другой стороны, развитие производства рабочих машин и паровых двигателей во второй половине XVIII в. сформировало квалифицированные кадры для машиностроения – рабочих-механиков. Эти два условия и обеспечили техническую революцию в машиностроении.