Экипаж с паровым двигателем
Капитан французской армии Николя-Жозеф Кюньо изобрел первую в мире самоходную машину — fardier à vapeur, или паровую телегу. Она была трехколесной, с котлом и рулевым механизмом, опирающимися на переднее колесо. Эта машина была построена для военных, но оказалась медленной, ненадежной и сложной в управлении. Во время испытаний в 1771 г. телега вышла из-под контроля и разрушила стену — первая автомобильная авария в истории.
Двухтактный двигатель Ленуара
Первый легковой автомобиль
Другой немец, Карл Бенц, давно мечтал изобрести практичный «безлошадный экипаж». В 1873 г. он разработал двухтактный поршневый бензиновый двигатель, а после сосредоточился на создании транспортного средства с мотором, продолжая разработку и производство стационарных двигателей. В 1885 г. Бенц завершил конструирование Benz Patent-Motor wagen — трехколесного автомобиля, развивавшего скорость до 16 км/ч.
В следующем году Benz Patent-Motorwagen стал первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, пошедшим в производство. Карл Бенц изобретал лучше, чем рекламировал, поэтому, чтобы заявить об изобретении мужа и начать собирать заказы, в августе 1888 г. его жена Берта совершила поездку на новом автомобиле. Взяв с собой двух сыновей-подростков, она проехала 106 км от Мангейма до Пфорцхайма за один день, чтобы навестить свою мать. Ей пришлось заправиться в аптеке, а мальчикам — толкать машину на крутых холмах, но реклама сработала, и Карл начал получать приказы. В 1899 г. его завод в Мангейме был крупнейшим производителем автомобилей в мире, делая 572 автомобиля в год.
Четырехтактный двигатель
1. Поршень движется вниз внутри цилиндра, втягивая воздушно-топливную смесь в созданный вакуум.
2. Когда вращение коленвала снова толкает поршень вверх, воздушно-топливная смесь сжимается.
3. Катушка прерывателя, или свеча зажигания, создает искру и воспламеняет топливо. Взрыв толкает вниз поршень и коленвал.
4. Поршень выталкивается вверх, заставляя выхлопные газы удаляться из цилиндра.
Массовое производство
Если немецкие инженеры шли впереди всех в области изобретений, то в сфере массового производства их опередил американский производитель Генри Форд, который ввел конвейер и быструю сборку для снижения затрат и цен. В 1908–1927 гг. было собрано 15 млн его машин модели «Т». К середине 1920-х гг. их было так много, что каждые три минуты можно было увидеть очередную машину Форда! На протяжении XX в. наблюдалось значительное увеличение мощности и КПД двигателя, улучшение рулевого управления и повышение комфорта. Из-за озабоченности по поводу рациональности использования природного топлива производители стали переходить на более экологичные электромобили и машины, работающие на биотопливе.
Шасси на заводе компании Форда в Детройте на пути к установке полностью готовой машины модели «Т»
Турбина
В 1894 г. в северной Англии была спущена на воду «Турбиния» — 30-метровое судно с паротурбинной установкой, построенное Чарльзом Парсонсом. Новый тип двигателя произвел революцию в области морского транспорта и производства электроэнергии.
Парсонс назвал свой корабль «гончей Северного моря», и в ходе испытаний корабль мчался по воде с неслыханный скоростью в 34 узла (63 км/ч). Три года спустя «Турбиния» эффектно показала себя на смотре боевых кораблей Королевского военно-морского флота в честь бриллиантового юбилея королевы Виктории в Спитхеде. «Турбиния» появилась без предупреждения и приглашения на глазах тысяч изумленных зрителей. Она промчалась между двумя линиями кораблей и прошла перед принцем Уэльским и высокопоставленными лицами со всего мира. Она легко обогнала корабль, посланный ей на перехват.
Парсонс доказал свою правоту, создав самый быстрый корабль в мире. Секретом его успеха были три турбины, напоминавшие пропеллеры, которые вращались под воздействием потоков пара высокого давления. К каждой турбине было прикреплено по три вала, а каждый вал приводил в движение три гребных винта, то есть всего было девять винтов.
После усовершенствований, сделанных в 1897 г., «Турбиния» с открытой дроссельной заслонкой демонстрирует высокую скорость
Источник энергии
Следующие десять лет Парсонс совершенствовал контроль над движением пара в турбине, чтобы добиться максимальной мощности системы. Его изобретение было использовано для приведения в движение генератора, который вырабатывал дешевую электроэнергию. Затем Парсонс несколько лет совершенствовал паровую турбину, чтобы морские двигатели могли вращать винты напрямую. В течение нескольких лет после эффектного появления «Турбинии» британский Королевский флот ввел в эксплуатацию два эсминца с паротурбинными двигателями Парсонса. Первое торговое судно «Король Эдвард» с паротурбинным двигателем было спущено на воду в 1901 г. Четыре года спустя англичане подтвердили, что все будущие суда Королевского военно-морского флота должны работать на турбинах. Эти могучие корабли — дредноуты — принимали участие в Первой мировой войне.
Паровая турбина, использующая для выработки электроэнергии большой магнит, расположенный над вращающимися деталями
Радиосвязь
Сотовые телефоны, спутниковая связь, микроволновые печи и телевидение — все это работает на основе радиоволн. Генрих Герц доказал существование этих волн, но впервые их использовал на практике Гульельмо Маркони.
Молодой Маркони хотел использовать «волны Герца», как их называли, для улучшения связи. С помощью дворецкого он в 1895 г. изобрел «беспроволочный телеграф», соорудив его в доме своих родителей в Италии. Это было первое радио, способное посылать сигналы азбуки Морзе на расстояние около 1,6 км. Для усовершенствования системы нужны были деньги, и, получив грант от британского почтового ведомства, Мар-кони переехал в Лондон.
В 1897 г. Маркони открыл фирму в Англии. Он установил радиостанцию на острове Уайт, с которой королева Виктория смогла отправить сообщение сыну на королевскую яхту, а тот послал первый радиосигнал через Ла-Манш. В передатчике Маркони использовался непрерывный поток высоковольтных разрядов, создающих радиоволны, которые излучались с помощью антенны. Антенна приемника воспринимала их, а затем они преобразовывались в звук.
Маркони позирует со своей ранней радиоаппаратурой
Несмотря на явный успех Маркони, другие инженеры говорили ему, что имеется предел дальности распространения радиосигналов. Они утверждали, что волны движутся по прямой линии, не учитывая кривизну земной поверхности, и потому просто растворятся в пространстве. Чтобы изобретение Мар-кони могло иметь реальное применение, ему пришлось проверить правдивость этих утверждений. 12 декабря 1901 г. он получил простое сообщение — букву S азбуки Морзе, посланную из Корнуолла, Англия, на остров Ньюфаундленд, Канада, — то есть на расстояние более 3220 км. Радиоволны отразились от ионосферы (сильно ионизированный слой атмосферы) и достигли места назначения. Этот успех обеспечил Маркони прочное признание. Однако не он, а канадец Реджинальд Фессенден разработал технологию передачи голоса, а не только азбуки Морзе. Используя вместо искрового передатчика Маркони передатчик с питанием от синхронного генератора, он в канун Рождества 1906 г. провел первую радиотрансляцию из Брант Рок, штат Массачусетс, — передал запись «Ларго» Генделя и публичное чтение отрывка из Библии.
Электрический телеграф
В 1830–1840-х гг. множество людей способствовало развитию электрического телеграфа, но самым известным из них был Сэмюэл Морзе. Его передатчик создавал электрические сигналы, которые передавались по проводам и преобразовывались приемником в звуковой сигнал. Морзе разработал язык щелчков — азбуку Морзе. В 1844 г. он отправил сообщение из Вашингтона в Балтимор. К 1866 г. через Атлантический океан были проложены телеграфные провода, чтобы связать США и Европу.
Flyer I
На протяжении многих лет люди летали на воздушных шарах, планерах, дирижаблях, но задача пилотирования моторных летательных аппаратов тяжелее воздуха оставалась нерешенной до тех пор, когда в 1903 г. братья Райт подняли в небо свою летающую машину в Китти-Хок, штат Северная Каролина.
В 1890 г. братья Уилбур и Орвилл Райт открыли магазин в Дейтоне, штат Огайо, где продавали и обслуживали недавно завоевавшие популярность «безопасные велосипеды». В 1896 г. они даже начали собирать собственные модели. Братья совершенствовали свои технические навыки по ремонту велосипедов, двигателей и других машин. Увлечение полетами привело их в 1900 г. к экспериментам с планерами. Прежде чем впервые поднять в небо управляемый планер с мотором, они хотели решить задачу управления безмоторным планером. Братья построили собственную аэродинамическую трубу для сбора данных по эффективности работы крыльев и протестировали 200 различных конструкций крыла. Величайшее достижение Райтов заключалось в открытии трех осей вращения — продольной (крен), поперечной (тангаж) и вертикальной (рысканье), — что позволило пилоту рулить и удерживать самолет в воздухе.
14 декабря 1903 г. Уилбур предпринял неудачную попытку полета, но уже 17 декабря Flyer I братьев Райт совершил четыре управляемых полета. Орвилл и Уилбур поочередно ложились на живот на крыло и пилотировали самолет. Орвилл был первым и сумел удержать самолет в воздухе в течение 12 с, за которые он пролетел 36,5 м. Последний полет этого дня (его совершил Уилбур) стал более впечатляющим: 259,7 м за 59 с.
Flyer I — биплан с деревянным каркасом, крыльями из хлопка и простым бензиновым двигателем. Цепной привод вращал его парные пропеллеры. Пилот управлял самолетом с помощью рычага, прикрепленного к бедрам, — так регулировалось положение задней кромки крыльев и разворачивался руль