а, похожий на изобретение Леонардо Да Винчи, и указал, что величина паруса зависит от тяжести человека. Впервые воспользовался подобной конструкцией француз Лавен в двадцатых годах семнадцатого века. Будучи заключен в крепость, он решил бежать. Сшив из простыней шатер, он прикрепил к его низу пластины из китового уса и веревки. Держась за сведенные вместе веревки, он прыгнул со стены крепости в протекавшую внизу реку и благополучно приводнился. Первый парашют изобрел и выполнил на практике Луи Себастьян Ленорман (Sebastien Lenormand). В 1783 году он сделал удачную попытку – прыгнуть из окна первого этажа, имея в руках два зонтика по 30 дм диаметром. Недостатком парашютов тех времен было постоянное раскачивание купола при снижении. В XX веке стала бурно развиваться авиация. Потребовались парашюты для спасения летчиков. Парашюты прежней конструкции были громоздки и не могли применяться в авиации. Специальный парашют для летчиков создал русский изобретатель Глеб Евгеньевич Котельников (1872–1944).
В 1910 году Котельников под впечатлением от гибели Мациевича занялся разработкой парашюта. В 1911 году он зарегистрировал свое изобретение – ранцевый парашют свободного действия. Парашют имел круглую форму, укладывался в металлический ранец, расположенный на летчике при помощи подвесной системы. 2 июня 1912 года провели испытания с помощью автомобиля. Машину разогнали, и Котельников дёрнул за спусковой ремень. Привязанный за буксировочные крюки парашют мгновенно раскрылся, а его сила торможения передалась на автомобиль, заставив заглохнуть двигатель.
Главное инженерное управление русской армии не приняло парашют в производство из-за опасений начальника российских воздушных сил, великого князя Александра Михайловича, что при малейшей неисправности авиаторы будут покидать аэроплан: «Парашюты в авиации – вообще вещь вредная, так как летчики при малейшей опасности, грозящей им со стороны неприятеля, будут спасаться на парашютах, предоставляя самолеты гибели. Машины дороже людей».
Зимой 1912–1913 года парашют конструкции Г. Е. Котельникова был представлен на конкурс в Париже и Руане. Русское изобретение получило признание за рубежом. А царское правительство вспомнило о нём только в ходе Первой мировой войны.
Паровая машина
Тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина – любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу. Настоящая паровая турбина появилась в Египте в XVI веке. Ее изобрел араб Таги-аль-Диноме. Подобную машину построил в 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка. В конце XVII века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Паровой котёл построен в XVII веке французским изобретателем Дени Папеном. В Марбурге он создал паровой двигатель, который совершал полезную работу за счёт нагревания и конденсации пара. Это был один из первых паровых котлов. Папен изобрел и впервые применил в конструкции парового котла предохранительный клапан. Конструкцию паровой машины (цилиндр и поршень) Папену подсказал Лейбниц. Фактически применение в промышленности паровой машины началось с 1710 года, когда английские рабочие Ньюкомен и Коули впервые построили паровую машину, которая приводила в действие насос, установленный в шахте для выкачивания из нее воды. В России первую паровую машину в 1763 году спроектировал Ползунов. С ее помощью приводились в действие воздуходувные меха на заводах.
Француз Николас-Йозеф Куньо шесть лет спустя сконструировал первую паровую телегу. Она приводила в движение сельскохозяйственные механизмы. В 1788 году Джон Фитч построил пароход, который вмещал 30 человек и шел со скоростью до 12 километров в час. В 1804 году на металлургическом заводе в Южном Уэльсе был испытан первый железнодорожный паровой поезд, его построил Ричард Тревитик. Для работы паровой машины потребуется паровой котёл. Поступающий из него пар расширяется и воздействует на поршень или же на лопатки паротурбины, затем их движение передаётся на другие механические части устройства.
Джеймс Уатт (1736–1819) – английский изобретатель, создатель универсальной паровой машины, член Лондонского королевского общества – родился в городе Гринок в Шотландии. С 1757 года работал механиком в университете в Глазго. В 1763–1764 годах начинаются его работы по усовершенствованию паровых машин, которые продолжались всю его жизнь. Джеймсу Уатту удалось предложить промышленности универсальную паровую машину. В 1769 году Уатт запатентовал паровой двигатель с отдельным конденсатором, а затем – применение в двигателе избыточного давления пара, что значительно снижало расход топлива.
В машине Уатта решающей движущей силой стало не атмосферное давление, а упругость пара повышенного давления, приводящего в движение поршень. Новый принцип работы пара потребовал полного изменения в устройстве машины, особенно цилиндра и парораспределения. Для устранения конденсации пара в цилиндре Уатт впервые ввел паровую рубашку цилиндра, при помощи которой он стал обогревать его рабочие стенки паром, а наружную сторону паровой рубашки заизолировал. Уатт ввел центробежный регулятор скорости для изменения количества подачи пара в цилиндр машины при изменении числа оборотов. Таким образом, Уатт в своей паровой машине заложил основные принципы устройства и работы современной паровой машины. Паровые машины, измененные таким образом, дали прекрасные результаты, понизив в несколько раз расход угля на л.с./ч (лошадиную силу в час) по сравнению с машинами Ньюкомена, и вытеснили водяное колесо из горнорудной промышленности. В середине 1780 годов конструкция паровой машины была окончательно разработана, и паровая машина двойного действия стала универсальным тепловым двигателем, нашедшим широкое применение почти во всех отраслях хозяйства многих стран. В XIX веке распространение получают шахтные подъемные паросиловые установки, паросиловые воздуходувки, прокатные паросиловые установки, паровые молоты, паровые насосы. Уатт стал по справедливости творцом паровой поршневой машины. С вакуумным двигателем Уатта принято связывать начало промышленной революции в Англии. Паровая машина кардинально изменила картину мира, произвела революцию в промышленности, на транспорте, дала импульс для новых открытий. Она служила универсальным двигателем на протяжении XIX века, и даже с появлением механизмов, требующих высоких скоростей, не канула в лету.
Среди положительных качеств парового двигателя:
– высокая надёжность;
– возможность эксплуатации при значительных колебаниях нагрузки; – допустимость продолжительных перегрузок;
– долговечность;
– низкие расходы на эксплуатацию;
– простота в обслуживании.
Сегодня паровые машины нашли широкое применение в виде паровых турбин, которые работают как приводы электрогенераторов. Турбина преобразует энергию пара во вращательное движение без каких-либо дополнительных механизмов. Сфера использования паровых турбин – производство электроэнергии. Более 85 % электрической энергии вырабатывают именно паровые турбины. Также их используют как судовые двигатели, в частности на подводных лодках и атомоходах. Перспективы применения паровых машин на автомобилях имеют пока туманные очертания, но видимо скоро появятся двигатели с элементами парового носителя.
Паровоз Стеферсона
Для общественных нужд первый в мире паровоз создал Стефенсон (1781–1848) в 1814 году. Он родился в семье английского шахтёра. Никто из его семьи не умел ни читать, ни писать. С 8 лет работал по найму. В 18 лет научился читать и писать и путём упорного самообразования приобрёл специальность механика по паровым машинам. В 1802 году Стефенсон устроился на работу машинистом угольной шахты. В 1812 году, будучи главным механиком Киллингуортских копей, Стефенсон предложил своему хозяину Лидделу проект своего первого паровоза. Тот согласился оплатить его постройку. К 1814 году Стефенсон спроектировал свой первый локомотив, предназначенный для буксировки вагонеток с углём для рудничной рельсовой дороги. Он состоял из двух цилиндров диаметром 8 дюймов с ходом 24 дюймов. Котел 34 дюймов в диаметре и длиной 8 футов с одной жаровой трубой 20 дюймов в диаметре, проходящей через него. Цилиндры были расположены вертикально вдоль осевой линии котла. Отработанный пар выбрасывался прямо в атмосферу. Поршни через шатуны вращали шестерни, через которые приводились в движение. Поперечные балки с помощью направляющих крепились к верхней части цилиндра. Паровоз имел четыре колеса, прикрепленные к фланцам без пружин. Задние ведущие колеса и передние колеса вагона, несущие уголь и воду, имели рифленую поверхность качения и были соединены между собой бесконечной цепью (для улучшения сцепления с дорогой).
Паровоз, получивший имя «Блюхер», включился в работу по обслуживанию рудника. Он имел два вертикально поставленных паровых цилиндра; движение от поршня передавалось шатунами на два ведущих ската. Эти скаты были соединены зубчато-колесной передачей. Тендер был отделен от паровоза и прицеплен сзади. «Блюхер» мог перевозить груз весом 30,5 т, но не мог брать крутых подъемов и развивал с нагрузкой скорость всего 6 км/ч. После года эксплуатации он оказался лишь немногим выгоднее использовавшихся до этого лошадей. Причиной неудачи была слабая тяга. Отработанный пар выпускался прямо в воздух, а не в трубу, где он мог бы усилить тягу в топке. Этот недостаток Стефенсон устранил в первую очередь. После того как отработанный пар стал поступать в трубу, тяга усилилась. Усовершенствованный паровоз уже всерьез конкурировал с лошадьми, и Лиддел охотно дал деньги на продолжение опытов.
Много внимания Стефенсон уделял совершенствованию рельсового пути. Инженер-самоучка Джордж Стефенсон придумал удобную конструкцию, позволяющую локомотиву по гладким рельсам тянуть за собой тяжёлый состав. В его изобретении важную роль играли сами рельсы, колея которых до сих пор общепринята в Западной Европе (1435 мм). Появление более совершенных конструкций паровозов стимулировало строительство новых железнодорожных линий. В 1818 году была построена железнодорожная линия протяженностью 61 км между городами Стоктоном и Дарлингтом, предназначенная для перевозки угля. В 1825 году Стоктон-Дарлингтонская линия была открыта для публики. На современников это произвело колоссальное впечатление. «Сцена, имевшая место утром 27 сентября 1825 года, не поддается никакому описанию, – писал впоследствии один из директоров этой дороги. – Многие, принимавшие участие в этом историческом событии, всю ночь не смыкали глаз и были на ногах. Всеобщая бодрость и веселость, счастливые лица многих, изумление и испуг на лицах других разнообразили картину. В назначенный час процессия тронулась. Во главе поезда следовал паровоз, управляемый строителем его – Стефенсоном; за паровозом следовали 6 вагонов с углем и мукой; вслед за ними – вагон с д