Александр Крайнев
Путешествие к истокам машиностроения

Начало путешествия

   Прошел год с тех пор, как Дима в обществе сказочных друзей Робика и Магика совершил удивительное путешествие в царство машин, [1 - См.: Крайнев А. Ф. Первое путешествие в царство машин. – М.: Дрофа, 2006.] во время которого он узнал, как работают различные механизмы – от самых простых до сверхсложных устройств. Дима не переставал мечтать о новых путешествиях. Однажды дедушка забрал Магика с Робиком, сказав при этом Диме:
   – Ты не волнуйся, я их отдам на переделку, тем более что мозг Магика (компьютер) пора усовершенствовать и перепрограммировать. Если у тебя есть пожелания – скажи, и я постараюсь их учесть.
   Дима удивился:
   – Какие могут быть пожелания? Хотелось бы еще попутешествовать, например на машине времени.
   – Я же говорил тебе, что машину времени придумали писатели-фантасты. Время течет однонаправленно и непрерывно. Его нельзя остановить, вернуть назад или ускорить. Правда, у нас есть Магик, и его волшебство основано на современных достижениях науки. В его памяти заложено столько информации, что он может воспроизводить картины из настоящего и прошлого, создавать эффект участия в тех или иных событиях.
   – Отлично, тогда запрограммируй путешествие в прошлое. Нам уже говорили, что человек произошел от обезьяны, а вот когда появились машины и кто их придумал, я не знаю.
   – Так и сделаем, думаю, удастся решить наши проблемы достаточно быстро, – ответил дедушка, уложил Робика и Магика в чемодан и куда-то отвез.
   Дима успел привыкнуть к опустевшей тумбочке. Однажды, вернувшись усталый после спортивных занятий, он прилег на постель. Вдруг его взгляд встретился со взглядом Магика. Вместе с Робиком тот опять был на месте – на тумбочке рядом с кроватью. Дима заметил некоторые изменения у Робика: руки и ноги его стали толще, в суставах появились более мощные двигатели, а вот Магик внешне не изменился, хотя был установлен новый компьютер с еще большей памятью. Магик оживился, как только увидел Диму, и предложил отправиться в глубь веков. Дима понял, что речь идет о далеком прошлом, и ничуть не удивился:
   – Так что же мы ждем? Давайте отправимся хоть сейчас. В разговор вмешался молчавший до сих пор Робик:
   – Магик, объясни Диме, как нужно себя вести с людьми из прошлого, ведь мы не должны влиять или вносить своим участием изменения в историю.
   – Робик, я предусмотрел это и могу разрешить Диме задавать любые вопросы и даже сообщать нашим собеседникам сведения о нашем времени. После беседы я сотру в их памяти всю новую информацию, и они забудут о нашем посещении.

Первые технологические процессы и инструменты

-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------

   Дима не успел обрадоваться, как услышал распоряжение, отданное Магиком:
   – Робик, расчищай заросли в этом направлении, чувствуешь, оттуда идет дым, должно быть, там стоянка первобытных людей (рис. 1).

    -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|
-------

   Дима удивился неожиданному изменению обстановки, но понял, что они уже отправились в путешествие, и стал помогать Робику в расчистке дороги. Магик, естественно, только думал, но ничего не делал руками, а спокойно ковылял по проторенной тропинке.
   Неожиданно друзья вышли на поляну, в центре которой горел костер, а вокруг сидели полуодетые люди. В стороне под навесом копошились бородатые мужчины вокруг какой-то деревянной установки. Наши герои приблизились к странному обществу, и Магик на понятном для незнакомцев языке объяснил, кто они:
   – Мы пришли с мирными целями и хотим посмотреть, как вы добываете огонь и делаете оружие и орудия труда.

//-- Рис. 2. Ручной лучковый привод в устройствах для добывания огня и сверления отверстий --//
   Дима отметил про себя, что Магик может говорить на любом языке и делает так, что и Дима с Робиком понимают и его, и собеседников. Он обратил внимание, что кое-кто из встретившихся им людей схватился за оружие, но после слов Магика копья с каменными наконечниками и топоры были отложены в сторону.
   Седой старик, видимо главный, указал на три предмета и велел одному из юношей показать, как они получают огонь. Тот взял доску с небольшими углублениями, вставил в одно из них деревянный стержень и стал его быстро вращать с помощью специального приспособления (рис. 2).
   – Это очень похоже на лук, с помощью которого запускают стрелы, – заметил Дима.
   – Да, упругость дуги здесь также используют для натяжения тетивы, а петля, охватывающая стержень, позволяет привести во вращение стержень при возвратно-поступательном движении дуги. Между стержнем и тетивой происходит такое же взаимодействие, как в канатоведущем шкиве, с которым мы познакомились в первом путешествии. И здесь и там возникает трение сцепления между гибким и жестким телами.
   – Все ясно, Магик, в этом устройстве используется простейшая фрикционная передача, о которой мне кое-что известно, – обрадовался Дима.
   Тем временем юноша так старался, что в месте контакта стержня с доской появился дымок. Туда бросили пушинки, которые тут же вспыхнули.

//-- Рис. 3. Первые инструменты для раскалывания, разрезания, вырубки, шлифовки --//
   – Теперь можно поджечь и щепочки, – сделал вывод Робик, тоже наблюдавший за действиями юноши.
   Внимание Димы переключилось на приспособление, лежащее под навесом. Заметив его интерес, юноша пояснил, что таким приспособлением можно проделать отверстие в камне. Стержень, на конце которого закреплен острый клиновидный камень, вращают, упираясь в другой камень, так же как и при получении огня. Робик попросил разрешения поучаствовать в работе. Он так быстро и без устали перемещал дугу взад-вперед, что вызвал удивление и одобрение окружавших бородачей. В результате в камне было проделано отверстие для деревянной ручки.
   – Можно считать, Дима, – заметил Магик, – что ты познакомился с устройством первого сверлильного станка.
   Диме было непонятно, почему один камень может истирать другой, а сам почти не теряет свою клиновидную форму. Магик предупредил вопрос Димы:
   – Дело в том, что камни бывают разные. Одни, более твердые, используют в качестве инструмента, а из более мягких, хотя и достаточно прочных камней делают различные предметы (рис. 3). Кстати, заостренную форму топора, копья или наконечника стрелы сначала получают ударами одного камня по другому. При этом откалывают ненужные кусочки и постепенно получают требуемую форму изделия. Затем неровную поверхность шлифуют с помощью абразивного камня. От инструмента могут откалываться отдельные кусочки, но при этом в работу вступают новые клиновидные кристаллы.

Совершенствование сверлильных станков

//-- Магик решил в ходе путешествия рассказывать, как преобразовывалась техника за все последующие годы --//
   После увиденного Диме сразу захотелось узнать, как изменялись механизмы с течением времени.
   – Магик, расскажи хотя бы, как совершенствовались машины для сверления отверстий.
   – Хорошо, Дима, но для этого нам потребуется экран, – ответил Магик.

//-- Рис. 4. Сверлильный станок с ручным лучковым приводом (из рукописи А. К. Нартова «Театрумъ махинарумъ, то есть Ясное зрелище махинъ», 1755 г.) --//
Тем временем Робик отыскал удобное место для ознакомления с рисунками. Это была небольшая поляна, на которой никого не было. Робик развернул небольшое полотно белой плотной ткани, повесил его на сучке дерева, а Магик с помощью волшебного проектора высветил первый рисунок.
– Этот станок XVIII века (рис. 4) почти полностью выполнен из дерева. Обрати внимание, здесь используется лучковый привод, подобный тому, что мы видели у первобытных людей. А это удобное приспособление (рис. 5) для сверления вручную называют коловоротом. Обрати внимание, как при этом изменилось сверло – оно стало винтовым. Надеюсь, ты вспомнишь, что об этом мы подробно говорили в первом путешествии.

//-- Рис. 5. Простейший ручной сверлильный станок вариантов сверла с винтовой канавкой (XIX в.) коловорот и один из первых --//
   – Магик, здесь ведь речь идет о сверлении отверстий в дереве, а для сверления отверстий в стальных изделиях не хватит сил и энергии одного человека.
   – Ты прав, Дима, – сказал Магик и высветил на экране совсем необычный станок XVIII века. Скорее, это было громадное сооружение размером с трехэтажный дом.
   Такой станок (рис. 6) предназначен для сверления больших отверстий в твердых материалах. Он приводится в действие лошадьми, которые движутся по кругу. Поднимают сверло вместе с нажимным ползуном вручную с помощью зубчатых передач и полиспаста, а опускается оно, так же как и в станке первобытных людей, под действием веса нажимного устройства.

//-- Рис. 6. Сверлильный станок (для крупных заготовок) с ручным и конным приводом (из «Энциклопедии» Дидро и Д'Аламбера, 1751–1776 гг.) --//
Не дожидаясь вопросов Димы, Магик показал станок XVI века для рассверливания отверстий в металлических стволах пушек (рис. 7). Ствол с помощью каната, наматываемого на барабан, движется навстречу инструменту с большим сверлильным наконечником. При этом инструмент вращается с помощью водяного колеса. Магик, как обычно, опередил вопросы Димы:
– Изучить работу всех устройств, изображенных на рисунках, так быстро нельзя. Полиспаст, ворот (лебедку), водяное колесо мы еще раз увидим в нашем путешествии, когда будем встречаться с великими изобретателями машин.

//-- Рис. 7. Станок и инструменты для рассверливания каналов в литых орудийных стволах (из книги Вануччо Бирингуччо «Пиротехника», 1540 г.) --//
На экране появилось сразу два станка (рис. 8, 9). Хотя по времени создания их разделяли полторы сотни лет, в них было что-то общее. Магик стал давать пояснения:
– Общим в станках является то, что они напоминают руку человека, о чем я уже говорил тебе. Заготовка здесь должна быть неподвижной. Чтобы просверлить отверстие в нужном месте, сверлильная головка перемещается вдоль консоли, которую можно при этом опускать или поднимать, кроме того, ее можно поворачивать вокруг вертикальной колонны. Таким образом, осуществляются все основные движения руки человека. Только в одном станке вращение сверла осуществляется от общего привода (от паровой машины через ременную передачу), а остальные движения задаются человеком с помощью цепной, реечной или винтовой передачи. В другом станке основные движения могут осуществляться с помощью отдельных электродвигателей. Но предусмотрена также возможность перемещения сверлильной головки и движения подачи сверла вручную. В целом современные станки, в отличие от предшественников, выполнены с более высокой точностью размеров и формы, поэтому они и сами способны изготовлять новые детали быстро и точно, – подытожил Магик.

//-- Рис. 8. Сверлильный станок Р. Робертсона (1-я пол. XIX в.) --//

//-- Рис. 9. Сверлильный станок (кон. XX в.) --//
   В целом Диме было понятно, но кое-что он решил уточнить:
   – Магик, ты говоришь о каких-то иных материалах. Скорей всего, речь идет о железе?
   – Нет, не только о железе. Да и железо в чистом виде почти не применяют, а детали машин изготовляют из сплавов различных веществ. Они могут быть прочнее железа или обладать другими лучшими свойствами. В наши дни широко используются еще и пластмассы.
   – Что же, эти люди, которых мы недавно посетили, не могли сразу додуматься применять эти сплавы и пластмассы?
   – Пройдет еще много веков, прежде чем потомки этих людей научатся находить и добывать из земли металлы, точнее, их смеси с другими материалами, получать сплавы и обрабатывать их. Наша с тобой задача и заключается в том, чтобы проследить, как все это происходило.
   Дима так увлекся беседой с Магиком, что и не заметил, что они уже покинули уютную поляну и опять пробираются по дикому лесу. Робик, как и положено умной машине, расчищал им дорогу, так чтобы ни одна веточка не коснулась Димы и не дай бог какой-нибудь сучок не поцарапал его. Что касается всяких мелких животных, то они, почувствовав приближение необычного существа, разбегались в разные стороны. Только змеи недовольно шипели, но все же предусмотрительно уползали в свои убежища: кто знает, что может сделать им это железное чудище, ведь ему явно не страшны их укусы. Магику видимо, надоело перешагивать через корневища деревьев, и он решил ускорить их поход: неожиданно перед ними открылась гористая местность. Сначала исчезли большие деревья, потом перестали попадаться даже кусты, а затем Дима почувствовал, что они бредут почти по пустыне. Благо вдали он увидел реку, а на ее берегу явно просматривались признаки обитания людей. Там были сложенные из камней лачужки, а вокруг сновали какие-то люди. Магик после длительного молчания вдруг заговорил:
   – Вот мы и оказались в Ассирии – древнем государстве. От наших дней это государство отделяет всего каких-нибудь 3–4 тысячи лет. Причем у нас только одна цель – посмотреть, как люди начинали работать с металлами (точнее, со сплавами) и изготовлять из них различные вещи.
   Робик бежал впереди и подпрыгивал, ему не терпелось что-нибудь делать. Он подбежал к площадке, в центре которой дымилась печь с установленным на ней ковшом из обожженной глины. Человек, который подкладывал дрова в топку, увидел Робика и на всякий случай спрятался за забор из камня.
   – Неужели я такой страшный, что меня испугался такой большой и сильный человек? – удивился Робик.
   – Скорее всего, он принял тебя за ангела, спустившегося с небес, – рассмеялся Дима, а Магик, как самый умный и серьезный из них, не стал дожидаться, пока мастер литейных дел осмелеет, и сам стал давать пояснения, указывая на необычные изделия из камня и обожженной глины, лежащие рядом с топкой (рис. 10):

//-- Рис. 10. Первые формы для литья и образцы отливок --//
   – На этом плоском камне выбиты углубления с рельефными рисунками. Когда бронза полностью расплавится, – Магик указал на ковш, стоявший на огне, – ею можно будет заполнить углубления в камне. А когда бронза остынет и отвердеет, можно будет вынимать готовые украшения или иные вещи, повторяющие форму. Достаточно немного отшлифовать неровные края, и полученные изделия готовы к употреблению.
   Робик с Димой, решив, что все так просто, подошли к ковшу с расплавленной бронзой, но Магик остановил их:
   – Не стоит заниматься делом, к которому вы не готовы. Для работы с горячим сплавом требуются определенные навыки и знания, так что лучше пока только наблюдать. Робик, принеси-ка литейные формы, лежащие в углу. Используя свои возможности, я решил доставить их сюда из древней Грузии, раз уж мы начали знакомиться с литейным делом, то не будем терять время на собственное перемещение и рассмотрим, не покидая этой мастерской, как люди делали из бронзы не только мелкие украшения, но и топоры.
   Тем временем Робик притащил несколько камней с углублениями, сложив их так, что внутри образовалась полость в форме топора. Еще Робик вложил внутрь деревянный стержень для образования отверстия в топоре.
   – Магик, можно теперь заливать расплавленный металл? – Диме очень хотелось действовать самому. – Только вот деревянный стержень может сгореть!
   Магик успокоил Диму:
   – Не волнуйся. После заливки металла в форму доступ воздуха к деревянному стержню будет затруднен. Поэтому стержень не сгорит, а просто обуглится. Металл остынет и затвердеет, в топоре будет отверстие для насаживания его на деревянное топорище. Думаю, для первого знакомства с литейным делом достаточно, а нам еще предстоит побывать в кузнице, что находится здесь неподалеку. Нас отделяет от нее всего сотня метров и несколько веков, – так шуткой Магик завершил беседу.
   Робик побежал вперед, Дима поплелся за ним, Магик едва успел предупредить Робика, чтобы тот не распугал кузнецов, так как на этот раз без них не обойтись.

//-- Рис. 11. Одна из первых кузнечных мастерских, в которой ассирийские мастера изготовляли для армии железное оружие, доспехи воинов и части осадных машин (ок. 1100 г. до н. э.) --//
   Друзья подошли к кузнице, которая представляла собой каменное помещение с большим проемом для входа (рис. 11). Дима понял, что распугать работавших там людей не так-то просто. Они настолько были увлечены делом, что даже не заметили приблизившуюся к ним компанию необычных существ. В глубине помещения Дима увидел печь, в которой вовсю полыхало пламя. Было нестерпимо жарко, несмотря на то, что в стенах имелись большие проемы для воздуха и света. Среди рабочих можно было сразу отличить пожилых бородатых мужчин и сильных, подвижных молодых людей, почти юношей. Один из юношей без устали накачивал в печь воздух с помощью устройства, которое Дима видел впервые. Две деревянные пластины были соединены гибким кожаным кожухом. Когда юноша поднимал верхнюю пластину, кожух заполнялся воздухом, а при нажатии воздух мощной струей вырывался из отверстия в стенке и раздувал огонь. И опять при подъеме пластины пространство внутри кожуха заполнялось новой порцией воздуха, который тут же направлялся в топку последующим нажатием на пластину. Так поддерживалось непрерывное горение, способное разогреть целую груду заготовок – металлических болванок и бесформенных металлических кусков.
   По одному из кусков двое молодых людей без устали колотили тяжелыми молотками.
   – На этот раз мы имеем дело с железом, точнее, со сталью, в которой кроме железа есть и другие вещества. Их очень мало, но благодаря им сталь намного прочнее и тверже железа, хотя обрабатывать ее труднее, – пояснил Магик.
   Им пришлось посторониться, так как мимо них пробежал юноша с тяжелым черным куском металла. Подбежав к топке, он бросил кусок в огонь и стал хлопотать у топки, подкладывая в нее дрова.
   – Это и есть сталь? Как же ее получают? И откуда такой большой железный кусок? – Дима просто засыпал вопросами Магика, которому пришлось подробно рассказывать о начальном процессе получения металла:
   – В недрах земли находятся различные вещества. Есть места, где среди песка, глины и других материалов встречаются кусочки руды. Вон там, у подножия горы, копошатся землекопы. Они нашли как раз такое место, и теперь загружают эту смесь в специальную печь вперемежку с топливом. Топливо поджигают и горение долго поддерживают непрерывным.
   – Что-то я не вижу никакой печи, кроме нескольких земляных холмиков, из которых идет дым, – удивился Дима.
   Магик, сделав один из холмиков прозрачным (рис. 12), продолжил пояснения:
   – Действительно, печи здесь под землей. Сначала выкапывают круглую яму диаметром около 1 метра, затем обмазывают ее толстым слоем глины. Сбоку делают вентиляционный канал для поступления в топку воздуха. В яму закладывают топливо – древесный уголь, на него насыпают раздробленную железную руду. Таким образом топливо и железную руду укладывают в несколько слоев. Получается конический холмик, который обкладывают дерном. Делать это нужно быстро, так как в начале загрузки печи нижний слой топлива поджигают. После того как печь сложена, ждут, пока все топливо выгорит, а выплавленное из руды железо тоненькими струйками стечет на дно печи. Там образуется кусок железа массой от 1 до 8 килограммов, называемый «крица», с примесями и пустотами. Чтобы его достать, печь полностью разрушают.
   Железо (сплав на его основе) в качестве материала для изготовления оружия и инструментов вошло в обиход в I веке до н. э. Получать железо из руды научились намного раньше. Племена, населявшие Армению, умели это делать уже в III веке до н. э. Сначала осуществляли процесс выплавки при естественном притоке воздуха, затем стали нагнетать воздух в топку с помощью мехов. При этом обычно удавалось получать ком мягкого железа, который затем подвергался нагреву и ковке для достижения однородной структуры и улучшения других свойств.

//-- Рис. 12. Способы получения железа из руды в древние века --//
   – Получается, что из-за каких-то восьми килограммов нужно каждый раз сооружать новую печь. Когда же люди научатся делать настоящие печи? – удивился Дима.
   Магик тут же высветил на стене кузницы старинную гравюру и продолжил:
   – Таким способом выплавляли железные сплавы на протяжении многих веков. Немного менялась конструкция печей, но принципиально почти все оставалось прежним. Вот и на этом рисунке XVI века изображены печи, в которых кроме горения внутри самой ямы еще поддерживается огонь в верхней части холмика. Кроме того, здесь сделано отдельное углубление для расплавленного металла. Достаточно пробить отверстие в стенке печи и выпустить готовый материал. После остывания полученный кусок металла можно извлечь и подвергнуть дальнейшей обработке.
   Куют железо в горячем состоянии для того, чтобы очистить от вредных газовых примесей и исключить в нем поры-пустоты. Из полученной таким образом болванки затем выковывают мечи, топоры и копья.
   – Магик, мы же видели, как отливают различные детали из бронзы, а нельзя таким же образом их делать из железа? – решил уточнить Дима.
   Магик продолжил:
   – Собственно, так и делают, но в отличие от бронзы чугун (сплав железа с углеродом) или сталь (сплав железа с меньшим содержанием углерода, чем в чугуне) труднее довести до жидкого состояния и длительно поддерживать высокую температуру, чтобы добиться свойств, приемлемых для литья. Вот и приходилось отдавать предпочтение ковке. В наши дни широко используют литые детали из чугуна или стали. Только для тонких, упругих и прочных изделий типа ножей или мечей литьем нельзя добиться желаемого результата. Поэтому такие предметы получают ковкой и последующей закалкой.
   – Закалкой? – удивился Дима. – Меня все время заставляют закаливаться и умываться холодной водой. Так что же, металл тоже надо опускать в холодную воду?
   – Я уже говорил, что при каждом нагреве и охлаждении свойства материала меняются. В расплавленный металл мастера добавляли еще некоторые вещества и добивались получения очень прочных изделий. Многочисленными опытами они определяли, насколько надо нагревать материал и как быстро охлаждать его. Может, ты слышал, Дима, о кинжалах из дамасской стали. Их делали так давно, а они до сих пор не ржавеют, и даже в наши дни их считают чуть ли не самыми лучшими. Кстати, ковкой не только придают нужную форму, но и существенно улучшают свойства материала. В кованом изделии практически не остается пор, трещин или неметаллических включений. Но мы что-то увлеклись разговорами, а времени у нас для пребывания в кузнице осталось мало, так что, Дима, понаблюдаем молча за работой мастеров.
   В это время бородатый рабочий ухватился большими щипцами за раскаленный кусок металла (заготовку) и положил его на наковальню. Затем, перехватив щипцы одной рукой, в другую взял молоток. Слегка постукивая молотком по заготовке, он одновременно передвигал и поворачивал ее. Диме казалось, что такими легкими ударами вряд ли можно расплющить заготовку. Но тут вступил в работу юный геркулес с большим молотком. После каждого направляющего удара мастера он наносил сильный удар своим молотком в указанное место. На глазах у Димы заготовка преображалась, она делалась тоньше и длиннее, пока не превратилась в настоящий изогнутый меч. В процессе работы мастер несколько раз подогревал заготовку, так как она остывала и переставала быть пластичной. После этого удары повторялись с той же частотой. Дима нарушил молчание и задал неожиданный вопрос:
   – А что будет, если молотобоец промахнется и ударит по наковальне, а не по заготовке?
   – Хвалю тебя, Дима, за наблюдательность, так как ты заметил одну из возможных причин травматизма: при ударе по твердому предмету последует такая сильная отдача, что молотобоец может повредить мышцы рук. Но обычно рабочие настолько тренированы, что не ошибаются и не промахиваются. А вот начинающие мастера, иногда указав место удара, выхватывают заготовку буквально из-под молотка и наносят ущерб здоровью молотобойца.
   – А зачем же выхватывать заготовку из-под молотка, пусть себе ударяет!
   – Бывает так, что лишний удар по заготовке портит изделие, а мастер понимает это в последний момент. Но с давних пор у настоящих мастеров существует правило, что, какой бы дорогой ни была заготовка, здоровье человека дороже и подобные действия должны быть исключены, – разъяснил Магик.
   Тем временем бородач последний раз разогрел уже почти готовое изделие и опустил его в чан с холодной водой. Из чана послышалось шипение, и поднялся пар.
   – Это и называется закалкой, после чего меч становится прочным и твердым, – подвел итог Магик.
   Диму такой ответ не убедил:
   – Почему же меч такой черный и тупой?
   – О, его еще нужно отшлифовать до блеска и наточить, а как это делалось, ты уже знаешь, – закончил Магик и всем своим видом показал, что они слишком долго задержались в кузнице, а их ждут и другие дела.
//-- Главное при горячей обработке металла – получение высокой температуры в печи и механизация тяжелых работ --//
   Дима настаивал на своем:
   – Из всего того, что ты рассказал, мне не понятно, почему с самого начала люди не могли расплавлять чугун и получать качественные изделия с помощью литья?
   – Попробуем вместе найти ответ на этот вопрос, – согласился Магик. – Ты уже видел, что в кузнице для поддержания непрерывного горения в топку подавали воздух с помощью мехов. Это очень трудоемкое занятие. Разработке конструкций мехов придавали большое значение во все времена почти до конца XIX века, пока вместо мехов не стали использовать мощные вентиляторы и компрессоры, а сжатый воздух стали применять для многих целей, – Магик решил подробно остановиться на данном вопросе и с помощью проектора показал Диме несколько старинных рисунков. – На этом рисунке (рис. 13) видно, как тяжело приходится человеку, работающему с мехами. А здесь (рис. 14) уже водяное колесо вращает кулачки, которые с легкостью выполняют ту же работу. – Магик выдержал небольшую паузу, и на экране появился новый рисунок. – Теперь (рис. 15) мы видим одну из первых промышленных печей для выплавки чугуна. Такие печи стали сооружать в XVI веке. По форме печь напоминает глиняный кувшин и имеет толстые теплозащитные стенки, чтобы не расходовать тепло понапрасну. В нее загружают железную руду вперемешку с горючими материалами: дровами, древесным или каменным углем. Руда плавится, и полученный чугун стекает вниз ручейком, направляемым рабочими, в специальные резервуары и там застывает. После чего его отвозят для дальнейшей переработки. Обрати внимание, Дима, что и здесь в самое пекло подают сжатый воздух с помощью мехов. А в качестве привода используют такой же механизм, что был показан на предыдущем рисунке.

//-- Рис. 13. Воздушные меха, приводимые вручную (со старинной гравюры) --//

//-- Рис. 14. Кулачковый механизм в приводе воздушных мехов (из книги Вануччо Бирингуччо «Пиротехника», 1540 г.) --//
   На что Дима неожиданно ответил:
   – Выходит, что труд рабочих стал очень простым и легким – знай себе направляй ручейки с расплавленным металлом.
   Магик возразил:
   – Со стороны кажется, что они работают с легкостью, перешагивая через раскаленный металл. Если бы тебе удалось побывать даже возле современной печи хотя бы 10 минут, то ты заговорил бы по-другому. А рабочему приходится не только терпеть жару, но еще и выполнять тяжелую работу.
   – Глядя на эту печь, я почти не нахожу отличия от печи, которую мы только что видели у мастеров далекого прошлого. Разве что меха добавились, – сказал Дима.
   – Действительно, схема осталась прежней, но главное отличие не в воздуходувке. Размеры печи здесь несравненно больше, да и печь не приходится разрушать. В печи годами поддерживают огонь. Сверху в нее периодически загружают топливо и железную руду, а снизу выпускают жидкий чугун и шлак (отходы). Если процесс прервется, то возобновить его никаким костром не удастся. Остановка загруженной доменной печи – это настоящая катастрофа. Даже разрушить современную печь с застывшим внутри металлом и шлаком очень непросто.
   – А почему здесь с одной стороны печь открыта? – продолжал уточнять Дима.
   – Это нужно для того, чтобы выгружать расплавленные и выгоревшие материалы. В последующем будут пробивать специальные отверстия, через которые можно выпустить чугун или шлак, а затем снова заделывать их огнеупорной глиной. Кстати, это тоже нелегкая работа, так как отверстие буквально пышет жаром, и в наши дни этот процесс механизирован: специальная пушка пробивает отверстие или заталкивает в него глину.
   – Магик, ты говоришь, что в этой печи получают чугун, а как выплавляют сталь? – спросил Дима.
   – В промышленных масштабах сталь выплавлять начнут только в конце XVIII – начале XIX века. Для этого процесса тоже требуются громадные печи, в которых нужно расплавить чугун, выдерживать его в таком состоянии определенное время, чтобы уменьшить содержание углерода и дополнить некоторыми добавками, улучшающими качество стали. Кстати, настоящие мастера говорят не «выплавлять», а «варить сталь», если речь идет о ее переработке из чугуна, а не просто о превращении в жидкое состояние. Себя мастера называют сталеварами. Но сталь еще и плавят, например, если нужно придать ей литейные свойства.

//-- Рис. 15. Промышленная печь для выплавки чугуна (XVI в.) --//
   – Чем же все-таки одни печи отличаются от других? – спросил Дима.
   – В принципе во всех печах требуется создать достаточно высокую температуру. В зависимости от цели, печи отличаются размерами и возможностями обеспечивать определенный режим процесса. А вот от доменных печей они отличаются тем, что твердое топливо и расплавляемый металл не смешивают в топке. Один из таких способов – это разогрев металла в тигле – сосуде из огнеупорной глины.
   Дима увидел спроецированные на стену рисунки, а Магик продолжил пояснения:
   – Процесс здесь весьма прост. Тигель с материалом устанавливают на колосники печи. А между стенками печи и тигля укладывают твердое топливо (рис. 16). Следующая задача – продувать сквозь зазоры между кусками топлива воздух. Топливо, сгорая в потоке воздуха, нагревает тигель до температуры плавления. После этого в тигель добавляют вещества, которые при последующем поддержании высокой температуры придают сплаву необходимые свойства.
   – Выходит, что тигель может быть рассчитан на малый объем стали, поскольку его надо щипцами доставать из печи, а ведь мы говорим о масштабном производстве, – заметил Дима.

//-- Рис. 16. Плавление литейного сплава специального чугуна или стали для получения отливок (кон. XIX в.) --//
   – В печь можно установить при необходимости несколько тиглей, а для литья небольших изделий из стали и одного тигля вполне достаточно. Учти, Дима, что наряду с этим разрабатывали и другие способы плавления, – Магик показал печь, в которой используют жидкое топливо. – В емкости, в которой плавится металл, распыляют горящую нефть, и она не только нагревает уже расплавленный металл, но еще и расплавляет твердые куски металла, загруженные в раструб на выходе горячих газов из емкости. Кстати, в этот же раструб можно закладывать и необходимые добавки, – Магик не стал дожидаться реакции Димы и перешел к следующему варианту: – Сейчас я покажу действительно революционное изобретение в выплавке стали. Речь пойдет о способе Генри Бессемера (рис. 17). Здесь жидкий чугун или сталь в жидком состоянии заливают в сосуд, называемый конвертером.
   – А как загружают топливо? – спросил Дима. – На рисунке это не показано.
   – Самое интересное заключается в том, что в качестве топлива используются вещества, содержащиеся в жидком сплаве. Важно их сжечь и удалить из сплава и тем самым получить материал с улучшенными свойствами. Обрати внимание, Дима, на эти отверстия в днище конвертера: через них вдувают воздух. Мощные струи воздуха проходят через толщу жидкого металла. Все внутри кипит и бурлит. Процесс сгорания происходит очень быстро. Через каких-нибудь 15–20 минут готовый материал можно уже заливать в формы. А вот при использовании других печей для достижения той же цели требуются часы и даже дни. В конце процесса в горячий сплав вводят необходимые добавки.

//-- Рис. 17. Плавка стали способом Генри Бессемера (Англия, 1856 г.) --//

//-- Рис. 18. Кузница (кон. XVIII в.) --//
   Дима решил высказать свое мнение:
   – Считаю, что нужно использовать только этот способ, если он такой быстрый и удобный.
   – На первых порах он не казался таким удобным, ведь наряду с другими веществами выгорает и железо, да и качество полученной стали не лучшее. Потребуется еще лет сто, чтобы данный способ вытеснил остальные. Произойдет это, когда вместо воздуха станут использовать кислород и введут изменения, о которых поговорим в следующем путешествии, – констатировал Магик.
   – Все же я не завидую мастерам, которым приходится поворачивать такой громадный конвертер, потом таскать ковши с горячим металлом. А жар здесь, чувствуется, пышет со всех сторон, – вздохнул Дима.
   – Действительно, условия работы в литейных цехах всегда были тяжелыми и опасными. Не менее сложной и трудоемкой была работа в кузнечных цехах. Поэтому механизации работ в них уделялось и уделяется большое внимание.
   На экране появилось изображение кузнечного молота и мехов, приводимых в движение водяным колесом (рис. 18).
   – Этот пример кузницы конца XVIII века, а уж более подробно о развитии кузнечного дела мы поговорим при встрече с известным изобретателем XIX века Джеймсом Несмитом, – продолжил Магик.

Новая эпоха в развитии техники

   Робик быстро побежал вперед, не дожидаясь наших друзей, но тут же понял свою оплошность, так как навстречу мчались воины на лошадях. На всякий случай Робик отступил в сторону. Когда воины приблизились, то Дима увидел, что они на колесницах и едут не так быстро, как показалось вначале. Колесницы имели массивные колеса из дерева на деревянных осях. Подошедший в это время Магик пояснил, что они в Месопотамии специально, чтобы посмотреть на первое колесо, ознакомиться с его конструкцией и оценить значение для будущего.
//-- Изобретением колеса начата новая эпоха в развитии техники --//
   – Уж очень мы быстро переносимся из одного места в другое и из одного столетия в другое! – удивился Дима. – Так что, это самое первое колесо? Раньше их не было?
   Магик осторожно заметил:
   – Скажем так – одно из первых деревянных колес, а встречались еще и каменные колеса, но они, хотя и не изнашивались, были очень тяжелыми.
   – Почему же их не делали из металла?
   – Металлические изделия пока еще очень дорогие, а дерево как материал широкодоступно и легко обрабатывается. Кстати, мы уже у намеченной цели. Это мастерская, в которой изготовляют колесницы для армии. А вот и готовая колесница (рис. 19).

//-- Рис. 19. Деревянные колеса в древних боевых колесницах --//
   Дима, Робик и Магик стояли вокруг диковинного, хотя и очень простого устройства, которое состояло всего из одного ствола дерева и двух перекладин. На концах одной из перекладин были установлены колеса.
   – К этой перекладине привязывают (впрягают) лошадей, – стал пояснять Магик, – а толстый, гладко обработанный комель (нижняя часть ствола) дерева приспособлен под сиденье возницы. Обратите внимание, как соединены детали друг с другом. Колесо выполнено из нескольких досок, скрепленных между собой штифтами. Штифты деревянные, со временем их заменят железные кованые гвозди. Чтобы колесо не болталось на оси, с наружной стороны в отверстие оси вбит клин.
   Как видите, колесо получилось тяжелым и не может быстро вращаться на оси. Поэтому, когда люди придумали спицы для колеса, началась новая эпоха развития транспорта и других областей техники. Да ты, Дима, наверняка обращал внимание, как легко ехать на велосипеде, благодаря колесам с тонкими спицами. Что касается деревянных спиц, то в некоторых деревнях можно встретить телеги, колеса которых подобны тем, что устанавливали на телегах и конных колясках последние несколько веков. Такими делали колеса на ручных тачках и даже на вагонетках.
   Сейчас я покажу конный скрепер для земляных работ (рис. 20). Его я отыскал в учебном пособии по строительству дорог, написанном в конце XIX века, – Магик направил луч света на пластинку, и перед собравшимися возникло голографическое изображение скрепера рядом с колесницей.

//-- Рис. 20. Скрепер на деревянных колесах с металлическими обручами (XIX в.) --//
   Рабочие, стоявшие поблизости, зацокали языками, выражая явное одобрение увиденного, а один из них даже попытался дотронуться до колеса, но его рука провалилась в пустоту. Магик объяснил, что это лишь изображение того, что будет через несколько веков изготовлено из дерева и металла, и, уже обращаясь к Диме, продолжил:
   – Этот скрепер тянули, срезая слой грунта, пока им не заполнялся весь ковш, а затем перевозили в другое место. Обрати внимание, Дима, на конструкцию колеса: ступица и обод выполнены из деревянных секторов, в пазы секторов вставлены деревянные спицы, а детали ступицы и обода стянуты коваными железными обручами. Ступица установлена на стальной оси и зафиксирована гайкой. Пара материалов «дерево – сталь» – это хороший подшипник, а для уменьшения силы трения его смазывали березовым дегтем, который научились получать довольно давно.
   Друзья вышли из мастерской. Дима хотя и привык к неожиданностям, но и он был потрясен увиденным: пара красивых гнедых жеребцов была впряжена в роскошную колесницу. Бортик колесницы весь был украшен дивными рельефными узорами, а главное – деревянные детали колес были точеными.
   Дима увидел, что все вокруг изменилось; колесничная мастерская исчезла, а дорога, на которой стояла великолепная колесница, оказалась вымощенной камнями.
   – Мы уже в другом государстве, а от наших дней нас отделяет две с половиной тысячи лет. Судя по точным формам ступицы и спиц колеса, их наверняка обрабатывали на токарном станке. Со временем я покажу вам первый такой станок. Он изобретен греческим мастером Феодором, – пояснил Магик.
   – Магик, давай все-таки изменим программу путешествия и посмотрим этот станок сейчас, – стал уговаривать Дима, и Магик согласился:

//-- Рис. 21. Токарный станок древнегреческого мастера Феодора-Плиния «Естественная история», I в.) --//
   – Ну что же, все в моих силах. Есть у меня рисунок из книги философа Плиния, жившего в I веке (рис. 21). – Он высветил на каменной стене изображение простейшего токарного станка, вокруг которого стояли бородачи атлетического сложения. Один из них нажимал ногой на качающуюся доску (коромысло), соединенную с металлическим стержнем-шатуном, который приводил в движение кривошип. Закрепленная на валу кривошипа (этот вал назвали коленчатым и называют так до сих пор) деревянная заготовка тем самым приводилась во вращение. – Кстати, Дима, механизм, получившийся из коромысла, шатуна и кривошипа, называют кривошипно-коромысловым. Смотри, к вращающейся заготовке подведен стальной резец. Непрерывно передвигая резец вдоль оси вращения, срезают большую или меньшую стружку, получая тем самым фигурное изделие. Я немного изменил рисунок и вместо короткой заготовки поместил длинную спицу для колеса. Обрати внимание, что мастер держит резец в руках. При этом требуется большое напряжение, чтобы воспроизводить точные движения. Пройдет еще много веков, прежде чем будет придумана сначала неподвижная опора (направляющая скольжения) для резца, а затем и винтовой механизм для продольного и поперечного его перемещения.
//-- Первый токарный станок изобретен две с половиной тысячи лет назад --//
   Дима попросил Магика вернуться к механизму вращения заготовки на токарном станке:
   – Если кривошипный механизм известен с давних пор, то его должны были применять во многих машинах и станках, не так ли?
   – В том-то и дело, что он оказался забытым на многие века, так как удобнее было использовать лучковый привод, – ответил Магик, но Дима продолжил:
   – Но у токаря должны быть свободны руки, а в лучковом приводе они заняты.
   – Сейчас я покажу вариант ножного лучкового привода на станке XV века. – Магик представил на экране станок (рис. 22), который мало чем отличался от станка Феодора, хотя их отделяли друг от друга не менее двух тысячелетий.

//-- Рис. 22. Токарный станок с лучковым приводом (XV в. --//
   Дима сразу понял принцип действия станка: – Теперь все ясно – здесь приводной шнур, намотанный на заготовку, перемещается с помощью доски, на которую токарь надавливает ногой, а в натянутом состоянии шнур все время поддерживается тем же лучковым упругим звеном.
   Дима даже потер руки, настолько он был доволен своей сообразительностью.
//-- При движении на древней колеснице не хватает амортизаторов --//
   – Да, а куда же делся Робик и где наша колесница? – спохватился Магик.
   Тут послышался шум катящейся колесницы, и веселый Робик осадил коней. Дима несколько огорчился, что Робик без него катался на колеснице, а Магик спросил:
   – Ну и как, понравилось тебе кататься?
   – Понравиться-то понравилось, но уж очень трясет, так можно расстроить всю мою электронную систему, – признался Робик.
   На что Магик заметил:
   – В этой колеснице нет устройств, уменьшающих вибрацию, – амортизаторов и демпферов, которые были придуманы намного позднее.
   Дима не оставлял без внимания ни одного высказывания Магика:
   – Ты только скажи, для чего они нужны, а там видно будет, захочу ли я их изучать.
   – Речь идет об устройствах, которые не только смягчают удары, но и уменьшают раскачивание коляски, кареты или другого транспортного средства. Сначала это были рессоры, затем появились другие устройства, без которых не обходятся в наши дни. На этот раз мы не будем забегать вперед и посмотрим, как в далекие времена люди использовали качение колеса для перемещения тяжелых предметов.
//-- Перекатывать тяжелые предметы легче, чем тащить их волоком --//
   За спокойной беседой Дима и не заметил, как изменилась обстановка вокруг. Они подошли к холму, на котором красовалось недостроенное здание с мраморными колоннами вокруг. Опиравшиеся на колонны массивные каменные фронтоны были украшены рельефными картинами, перед широкой лестницей стояли величественные статуи, которые издалека было трудно рассмотреть. Магик начал свои пояснения:
   – Мы перенеслись в VI век до н. э. и находимся в городе Эфесе, территория нынешней Турции, на побережье Средиземного моря возле храма богини Артемиды (рис. 23) – покровительницы охоты и живой природы. Этот храм считали одним из чудес света. Но не пройдет и двух веков, как оно сгорит, и в таком виде его уже никто никогда не увидит. Правда, на этом месте построят еще более грандиозный храм, но и он не доживет до наших дней, – тут Магик спохватился: – Все же мы прибыли сюда не для того, чтобы любоваться этим сооружением, а чтобы узнать, как его строили и как перевозили тяжелые круглые части колонн и блоки для стен из каменоломни, где их изготовляли.

//-- Рис. 23. Приспособления для транспортировки тяжелых предметов, применяемые при строительстве храма Артемиды Эфесской (VI в. до н. э.) --//
   Диме издалека казалось, что не такие уж большие эти колонны, чтобы для их перевозки применять что-то необычное. Магик, как будто угадав его мысли, продолжил:
   – Колонны имеют высоту около 18 метров, а каждый блок весит порядка десяти тонн, так что даже по нынешним временам это не такая уж простая задача, хотя у нас есть мощные грузовики и хорошие дороги. Тогда же ничего подобного не было, и любая повозка в мягком грунте могла так завязнуть, что никакие лошади ее не вытащили бы.
   Тут послышались крики погонщиков, и к ним стали приближаться две довольно необычные процессии. Несколько пар быков тянули деревянную раму, внутри которой вращалась и катилась по земле тяжелая часть колонны. Еще больше быков было впряжено в короб с двумя громадными деревянными колесами по бокам. Колеса эти по диаметру раза в два превышали рост человека, да и толщина их была довольно большой. К погонщикам подошел какой-то человек и сказал, что уже становится темно и на сегодня работа завершена. Погонщики распрягли быков и погнали их на пастбище. Наши друзья подошли к оставленным на полпути тяжестям. Человек, отдавший распоряжение погонщикам, ничуть не удивился, увидев подошедших к нему существ, а когда Магик обратился к нему с вопросом, охотно разговорился.
   – Скажите, любезный господин, а далеко ли находится каменоломня, – для начала спросил Магик.
   – О, здесь не менее 8 тысяч футов, так что без отдыха трудно обойтись, – ответил их новый знакомый.
   Магик пояснил Диме, что это означает более двух с половиной километров.
   Тут уже Дима осмелел и спросил:
   – Кто же изобрел такие интересные устройства?
   – Перекатывание круглых частей колонны придумал наш архитектор Херсифрон. При жизни он не успел завершить строительство. А вот блоки перевозить так стали уже по предложению его сына Метагена. Он руководит строительством, и вы с ним можете познакомиться, наверняка он сейчас на стройке, – отвечал доброжелательный собеседник.
   – Что же мы ждем, Магик, надо же посмотреть, как такие тяжелые колонны и блоки поднимают и монтируют, – торопился Дима.
   Но Магик, подумав, предложил Диме подождать:
   – Подъем и монтаж тяжелых блоков я рассчитывал показать на других примерах, сначала нужно посмотреть, с чего начинались такие процессы. Для этого нам придется снова вернуться на два тысячелетия назад и побывать на строительстве первых египетских пирамид.

Простые механизмы

   – Магик, а почему стало жарко и так ярко светит солнце, ведь только что наступил вечер? – воскликнул удивленно Дима и увидел, что все вокруг изменилось.
   Они стояли посреди пустыни: с одной стороны были бесконечные пески, а с другой – тысячи обнаженных людей, которые копошились вокруг каменных брусьев и бревен, непонятно откуда взявшихся в пустыне. Обожженные солнцем спины людей лоснились от пота. Время от времени на них опускались удары палок, сопровождаемые криками надсмотрщиков. Не дожидаясь ответа, Дима понял, что они уже в Древнем Египте на строительстве одной из гигантских пирамид фараонов и строит эту пирамиду множество рабов.
   – Мы перенеслись в XXVIII век до н. э. Это значит, что мы видим то, что было пять тысяч лет назад, – ответил Магик и окликнул Робика, чтобы тот даже не пытался помогать рабам, если не хочет получить палкой по спине.

   Клин, наклонная плоскость и катки помогают людям перемещать тяжелые предметы.

//-- Рис. 24. Наклонные плоскости для перемещения тяжелых каменных блоков при строительстве египетских пирамид --//
   Понаблюдав, Дима заметил, что в этой кажущейся неразберихе существует порядок. Вот группа рабов обступила гигантский камень и пытается обтесать его, придать ему форму бруска. Один из рабов вставил в углубление камня клин и стал его забивать. Рядом забили еще один клин, дальше еще один, и вот уже одновременно несколько рабов изо всех сил тяжелыми молотками наносят удары по клиньям. После серии ударов образовалась трещина, и от камня откололась внушительная часть.
   Дима перевел взгляд на другую группу рабов, которые обвязали уже готовый каменный блок веревками, плотно обступили его вокруг и, подобно муравьям, пытаются его сдвинуть с места. Причем это им удалось, и камень пополз по наклонной дороге, все время поднимавшейся вверх. Присмотревшись, Дима увидел, что рабы подкладывают под блок катки, которые хотя и вдавливаются в дорогу, но все же существенно облегчают работу по перемещению камня. А впереди этой группы не меньше сотни рабов насыпают и утрамбовывают наклонную дорогу (рис. 24). Дима удивился, что пройденный участок дороги рабы уже разрушают, а песок и мелкие камни перетаскивают к вновь строившейся дороге. Сначала Дима счел эти действия бессмысленными, но потом понял, что дороги носят временный, вспомогательный характер и, как только они сослужат требуемую службу, их разрушат.
   Тяжелые каменные блоки намного легче втаскивать по наклонной плоскости, чем поднимать их вертикально.
   Послышался крик «Посторонись!», и Дима едва успел отскочить в сторону, как мимо пробежали рабы, тащившие чан с густой жидкостью. Диме показалось, что от нее исходил весьма неприятный запах. Он проследил взглядом, как рабы пробежали по наклонной дороге, затем с легкостью стали, как по ступенькам, взбираться выше, перепрыгивая с одного блока на другой, пока не добрались до места, где несколько человек пытались передвинуть один из блоков на другое место. Они упирались голыми ступнями в поверхности других блоков, но ноги скользили и истирались до крови, а блок не сдвигался.
//-- По смазанной поверхности можно с легкостью тащить тяжелые блоки волоком --//
   При перемещении тяжелых каменных блоков по горизонтальной или наклонной плоскости строители египетских пирамид для уменьшения силы трения использовали ил в качестве смазочного материала или подкладывали под камни катки.
   Рабы, притащившие чан, вылили часть его содержимого на поверхность перед блоком, который нужно было передвинуть. Затем один край слегка приподняли, забив под него клин так, чтобы жидкость затекла в зазор между опорой и нижней поверхностью. Клин выбили, и теперь всего несколько рабов смогли сдвинуть блок. Так, одни толкали, а другие поливали жидкостью из чана поверхность на его пути, и блок легко скользил по образовавшейся луже. Дима понял, что благодаря смазыванию поверхности уменьшилась сила трения, препятствующая движению. Магик также пояснил, что жидкость в чане – это ил со дна реки – слизь, образовавшаяся от гниения органических веществ. Ноги рабов зачастую не могли найти опору и скользили, рабы падали, но поднимались с земли под ударами палок надсмотрщиков. Дима с горечью отвернулся, и его внимание привлекла группа рабов вдалеке. Те для чего-то наклоняли блок, подкладывали под него камни и подсыпали песок. В другом месте под такой же наклоненный блок подводили деревянное устройство, похожее на сани с изогнутыми полозьями (рис. 25).

//-- Рис. 25. Два способа подъема тяжелых каменных блоков при строительстве египетских пирамид --//
   Диме захотелось побывать там, где каменные блоки укладывали плотно друг на друга. Но, подойдя к основанию сооружения, идти дальше он не отважился – побоялся быть растоптанным сновавшими туда-сюда рабами. Дима рассмотрел стыки между камнями и удивился, увидев, что зазора там практически не было. Он достал из кармана картонную карточку и попытался просунуть ее в зазор между камнями, но это ему не удалось. Грани камней были настолько отполированы и подогнаны одна к другой, что даже самое мелкое насекомое не могло проникнуть внутрь. Да что там насекомое, даже капля воды не могла туда просочиться.
//-- Оказывается, на носилках нечувствуется тряски и без амортизаторов --//
   Дима окликнул Магика, указав на процессию, приближавшуюся к ним. Несколько рабов несли на своих плечах носилки с роскошным креслом. Над креслом был навес типа зонтика, защищавшего сидевшего там господина от солнца. К креслу по обе стороны были привязаны длинные жерди, концы которых удерживали на плечах носильщики. Они были почти одного роста и не выглядели такими изможденными, как те, что работали с камнями. Бежавшие рядом с носилками рабы придерживали их, чтобы носилки не раскачивались.
   – Магик, что это за безобразие! Если даже это большой начальник, неужели ему нельзя было приехать на коне или на колеснице, зачем заставлять людей нести такое тяжелое сооружение?
   Услышав возмущенное высказывание Димы, Магик рассмеялся и стал объяснять техническую целесообразность носилок:
   – Видишь ли, богатые и знатные господа понимали, что на носилках намного комфортнее, чем на колесницах. Смотри, как плавно прогибаются жерди под тяжестью кресла, как растягиваются ремни, которыми это кресло привязано, и как смягчаются толчки благодаря гибкости тел самих носильщиков. Ведь суставы и мышцы человека – это прекрасные естественные амортизаторы. Да и колебания они хорошо ослабляют – демпфируют. Рассказывают, что первый демпфер изобрел человек после длительного пути в карете, когда он попытался успокоить раскачивание, сидя в карете и держась рукой за перекладину, на которой были установлены вращающиеся колеса.
   Тем временем процессия ступила на насыпанную наклонную дорогу и стала подниматься вверх.
   – Обрати внимание, Дима, что кресло продолжает сохранять горизонтальное положение, несмотря на значительный уклон дороги. Это достигается благодаря специальной подвеске – шарнирному соединению с промежуточной рамой носилок, связанной с продольными жердями. О такой подвеске напишет в свое время итальянский ученый Джеронимо Кардано, жаль, что встреча с ним у нас не запланирована.
   – Не тот ли это Кардано, который изобрел карданную передачу? – Дима вспомнил увиденное в первом путешествии в царство машин.
   Магик не успел ответить. К ним приближался знаменитый архитектор Имхотеп.
   – Он является архитектором и строителем первой египетской пирамиды, и многие способы подъема и перемещения грузов придуманы им. Так что готовься к разговору с ним, – предупредил Диму Магик.
   Рабы по знаку распорядителя остановили носилки как раз напротив наших друзей. Магик подошел к Имхотепу и объяснил ему цель их появления. Имхотеп подозвал жестом Диму, окинул его беглым взглядом и сказал:
   – Насколько я понял, ты интересуешься способами подъема каменных блоков на большую высоту. В этой неразберихе вряд ли можно что-либо понять. Поэтому я объясню основные действия с помощью схем, – из складок своей богатой одежды он достал свернутый в трубочку папирус и развернул его.
   Посмотрев на схемы, Дима многое понял и даже попытался объяснить:
//-- Имхотеп рассказывает о способах подъема каменных блоков при строительстве египетских пирамид --//
   – Теперь понятно, для чего рабы наклоняли блоки. Они подсыпали песок с одной стороны, затем, опираясь на подложенные острые камни, наклоняли блок в другую сторону и подсыпали песок с другой стороны. Повторяя такие действия не раз и не два, можно поднять блок на большую высоту. А то, что я принял за салазки, которые зачем-то подставляют под наклоненный блок, оказалось качалкой, с помощью которой легко можно наклонять блок то в одну, то в другую сторону и подсыпать песок под блок. Что меня смущает во втором способе, так это прочность деревянной качалки, ведь ее может раздавить тяжелый блок.
   Пока Дима говорил, архитектор смотрел на него с изумлением. Наконец, он смог произнести несколько слов:
   – До чего же сообразительный этот молодой человек, мне бы таких помощников! Вот что значит далекое будущее, а ведь в наши дни юноши даже благородных кровей не понимают элементарных вещей.
   Тут подошел Магик, поблагодарил архитектора за уделенное внимание и стер в его памяти их встречу. Дима только успел увидеть, каким равнодушным стал их новый знакомый.

Оборонительные машины Архимеда

Дима не заметил, как они очутились на крепостной стене большого древнего города. Солнце светило уже не так ярко, где-то внизу накатывались на стену волны, а море простиралось вдаль. Дул сильный ветер, хотя было довольно тепло. Шум ветра не мог заглушить дикие вопли и грубые ругательства. Стуки и удары сотрясали стену. Дима увидел, что прямо на них летят стрелы и камни, он поспешил пригнуться. Магик успокоил его:
– Хотя мы и попали в гущу сражения, которое происходило более 22 веков назад, нам ничего не угрожает. Я говорил тебе, что создам только эффект присутствия, и эти воины, что атакуют город, не могут причинить нам вреда. Здесь мы увидим оборонительные машины Архимеда в действии. Давай подойдем поближе вон к той каменной башне, что выступает в море (рис. 26). К ней приближается корабль для очередного штурма. Это корабль римлян, которые вот уже два с половиной года осаждают город Сиракузы.

//-- Рис. 26. Оборонительное устройство Архимеда для борьбы с атакующими кораблями --//
   – Магик, а что это за рычаг такой с цепью на конце, которая спускается прямо в воду? – спросил Дима.
   – Подожди немного, и поймешь все сам, а ты, Робик, спустись вниз и помоги защитникам города тянуть канат, что подвешен с противоположной стороны рычага, да делай это только по команде того человека, что стоит на башне! – успел сказать Магик, как началась атака.
   Корабль, по бортам которого торчали и слаженно двигались ряды весел, уже почти подошел к башне. На его носу была сооружена небольшая деревянная башенка, на которой наготове стояли солдаты с мечами и длинной лестницей с крюком на конце. Вот они уже пытаются зацепить крюк за край башни и даже карабкаться по лестнице.
   – Сейчас они захватят башню! – испугался Дима, его симпатии явно были на стороне защитников города.
//-- С помощью полиспаста и рычага защитники города Сиракузы опрокидывают римские корабли --//
   События происходили столь быстро, что Дима не успевал держать в поле зрения и атакующий корабль, и человека, который уже подал команду к действию, и группу людей, ухватившихся за канат. Он увидел, что внизу с внутренней стороны стены были не только люди, упиравшиеся изо всех сил в землю, но и лошади, и быки, которые тоже с помощью веревок тянули канат. Животных подгоняли ударами плетей, но рычаг поворачивался очень медленно. Дима не успел задать вопрос, как увидел, что нос корабля поднимается из воды. Оказалось, что под водой его захватили две громадные клешни, прицепленные к цепи, подвешенной на рычаге. Вот уже сорвалась и полетела вниз лестница, приставленная к башне, посыпались в воду люди вместе со своими доспехами. Крики и стуки усиливали впечатление хаоса на корабле. Когда корабль наклонился настолько, что на нем уже невозможно было удержаться, человек, руководивший защитниками города, подал сигнал отсоединить канат от рычага. Дима не понял, как это было сделано, но увидел, что корабль рухнул вниз, вода быстро затопила его трюмы вместе с гребцами. И только несколько человек безуспешно пытались выбраться из воды. А с другой стороны стены уже поднимались с земли и отряхивались люди, тянувшие канат. Они упали, когда канат был отсоединен от рычага, но это не причинило им особого вреда.
   – А теперь, Дима, можешь задавать вопросы, если что-то непонятно, – улыбнулся Магик, глядя на растерянного и взъерошенного Диму.
   – Как же так получилось, что несколько человек подняли большой корабль, ведь у рычага плечи почти одинаковы? – последовал вопрос Димы.
   – Дело в том, что канат соединен с рычагом не непосредственно, а с помощью полиспаста. Разве ты забыл про полиспаст, действие которого мы изучали в первом путешествии? Ну что же, я напомню. Одна группа круглых блоков (с кольцевой канавкой для каната) соединяется с рычагом, а другая – с якорем, закрепленным в земле (рис. 27). Длинный канат тоже одним концом привязан к якорю, а за другой его можно тянуть. При этом длинный канат многократно огибает блоки, и образуется большое число параллельных ветвей. Натяжение каната по всей длине одинаково и равно силе, с которой его тянут. А вот на группу блоков и соответственно на рычаг действует результирующая сила, равная сумме сил натяжения всех его ветвей. По «золотому правилу» механики: во сколько раз увеличивается сила, во столько раз увеличивается путь перемещаемого конца каната. Вот и ответ на вопрос, почему люди и животные бежали быстро, а рычаг поворачивался медленно.

//-- Рис. 27. Полиспаст и захватное устройство (IV–III вв. до н. э.) --//
   – Я только не понял, как отсоединили канат от рычага, его что, перерубили? – решил уточнить Дима.
   – Это не так просто, как может показаться. Можно, конечно, перерубить канат, но тогда его придется выдернуть из полиспаста. Вот если отсоединить блоки от якоря, тогда все произойдет мгновенно, и рычаг быстро повернется. Собственно, так и сделали: выдернули стержень из соединения блоков с якорем, – объяснил Магик и показал еще одно устройство, подобное тому, которым защитники города зацепляли и опрокидывали римский корабль. – Оно очень похоже на щипцы или ножницы. При натягивании каната рычаги щипцов поворачиваются вокруг их общей оси и своими лапками зажимают груз. Причем чем больше сила натяжения каната, тем сильнее зажимается груз, который не может выскользнуть из объятия лапок.
   Беседуя, наши герои не обратили внимания, что город атакуют уже с суши. Они спохватились, когда внизу под стеной со стороны защитников города послышалась команда «Приготовить метатели к бою!». Когда Дима выглянул из-за зубца стены на простиравшееся перед ней поле, он ужаснулся. Множество легионеров стройными рядами приближались к городу. Их железные латы сверкали на солнце, а поступь была так тверда, что казалось, их ничто не остановит. Защитники крепости хотя и приготовили луки и стрелы, но понимали, что стрелам достать легионеров не так-то просто. Впереди них двигались деревянные башни, предназначенные для начального штурма стен и защиты шагавшей позади них пехоты. Воины на штурмовых башнях стояли, прикрывшись щитами, а из глазниц выглядывали лучники, готовые поразить любого защитника крепости, как только он проявит неосторожность и выйдет из-за укрытия. Эти движущиеся башни, как догадался Дима, были установлены на больших колесах, закрытых деревянными щитами, и толкают их десятки мускулистых рабов.
//-- Главное в метательных машинах – упругий накопитель (аккумулятор) энергии --//
   Тем временем и башни, и люди приближались к Сиракузам. Защитники крепости на стене ждали подходящего момента. И вот такой момент настал. В небо взлетели громадные камни. Да что там камни, целые глыбы полетели из крепости в сторону движущихся башен. Видимо, камни швыряли опытные бомбардиры, так как первые из них со страшной силой обрушились прямо на движущиеся башни. Послышался треск ломающихся бревен и крики ужаса. Башни одна за другой останавливались, а рабы, толкающие их, топтались на месте, лишь легионеры продолжали свой размеренный ход, как будто ничего не случилось. Лучники, стоявшие на стене, осыпали нападавших воинов стрелами, но доспехи и выставленные впереди щиты представляли собой хорошую защиту от стрел. Когда легионеры подошли к стене достаточно близко, они расступились и пропустили вперед бегущих людей с длинными лестницами. И вот в этот момент из-за стены забил настоящий фонтан, но не брызг, а небольших камней, которые посыпались на головы наступавших воинов. Послышались команды военных начальников, после которых легионеры хотя и с потерями, но довольно организованно отступили. Похоже было, что они вряд ли повторят попытку штурма.
   – Ну что же, Дима, пойдем посмотрим на метательные машины, которые позволили выиграть сражение, – предложил Магик, и они стали спускаться вниз по каменной лестнице с внутренней стороны стены.
   Спустившись на землю, они увидели Робика, который стоял в окружении бомбардиров и что-то увлеченно рассказывал. Магик едва успел окликнуть Робика, как заметил, что к ним приближается невысокий седой господин. Присутствующие горожане приветствовали его с глубочайшим почтением. Магик подошел к нему и сказал несколько слов, после чего тот благосклонно кивнул ему.
   – Дима, тебе представилась возможность познакомиться с великим Архимедом. Это он создал уникальные машины, которые вот уже два года спасают город Сиракузы от захвата. А еще ряд машин сугубо мирного предназначения являются основой для развития техники на два тысячелетия вперед, – с пафосом заявил Магик.

//-- Рис. 28. Древние устройства для метания стрел --//

//-- Рис. 29. Установка Архимеда для метания камней --//
   Архимед без всяких вступлений начал объяснять устройство метательных машин (рис. 28, 29):
   – Главным в этих машинах является накопитель энергии – торсион (рис. 30). Он представляет собой пучок канатов, жил или сплетенных волос, закрепленных с двух концов. Его закручивают и закрепляют в напряженном состоянии, а когда отпускают, он стремительно раскручивается и принимает прежнее положение. При этом он может разогнать метательный рычаг с камнем, а тот, подобно руке, зашвырнет большой камень очень далеко.
   Такое устройство способно выпустить по противнику тяжелую и острую стрелу с достаточно большой скоростью. А такая стрела может пробить щит или защитную стенку. В какой-то мере здесь использован принцип обыкновенного лука, но упругое звено дополнено закручиваемыми пучками жил.
   – Так это же настоящая пружина, только ее не сжимают, а закручивают, – Дима не утерпел и перебил Архимеда. – Принцип действия понятен, но для закручивания пучка в подобных механизмах требуется значительная сила.

//-- Рис. 30. Упругий аккумулятор энергии, созданный для метательных машин (до IV–III вв. до н. э.) --//
   Архимеда не смутила реплика Димы, хотя он и не привык к тому, чтобы его кто-то перебивал:
   – Вообще-то можно поднять или передвинуть предмет любой тяжести, если использовать рычаг, полиспаст, зубчатую передачу и, наконец, винт, возможности которого очень велики. Можно применять эти механизмы не только по отдельности, но и в совокупности.
   Вспоминая свое первое путешествие в царство машин, Дима спросил:
   – Что вы имели в виду, утверждая, что можете поднять или повернуть всю Землю?
   – О, это было образное выражение. Вряд ли можно представить более тяжелый предмет, чем Земля. А вот опору вне Земли никто предоставить не сможет, поэтому этим выражением хотелось подчеркнуть лишь неограниченные возможности машин, – кратко пояснил Архимед свое знаменитое высказывание. – А сейчас я предлагаю пройтись по нашему замечательному городу и посмотреть машины для мирного труда. Хотя город в осаде, жизнь продолжается: мы строим дома и разные сооружения, перекачиваем воду и пополняем запасы продовольствия и материалов.
   К Архимеду подошел один из воинов и сообщил, что римляне сворачивают свой лагерь и, видимо, к утру осада будет снята. В городе начали приготовления к празднику по случаю победы: из погребов выкатили бочки вина, и народ уже предчувствует великое веселье.
   Архимед только покачал головой и продолжил свой путь. У него появилось некоторое беспокойство после услышанного, но он привык к тому, что каждый должен заниматься своим делом: за обороноспособность отвечают руководители города и армии, а он должен думать лишь о решении технических и научных задач.
   Архимед подвел наших героев к небольшой лебедке – вороту, одной из простейших машин (рис. 31), которая может являться составной частью более сложных. В метательных машинах ее используют для закручивания упругого накопителя энергии.
   – С помощью поворотных стержней бревно вращают вокруг продольной оси. На бревно наматывается канат, к которому можно подвесить груз. По сути, бревно или барабан вместе со стержнями является рычагом, большое плечо которого равно длине поворотного стержня, малое плечо – радиусу бревна. Вот и получается выигрыш в силе.
   Основой ворота является рычаг. Малое плечо равно радиусу круглого бревна, на которое наматывается канат, а большое плечо равно длине поворотного стержня, закрепленного в бревне, радиусу приводного колеса или плечу рукоятки.
//-- Ворот – устройство для подъема грузов, прототип современной лебедки --//

//-- Рис. 31. Ворот (со старинной гравюры) --//

//-- Рис. 32. Грузоподъемный кран (III в. до н. э. --//
   Архимед подошел к крану в виде укосины (рис. 32), которую можно наклонять с помощью каната и ворота. Грузовой канат при этом можно тянуть с помощью другого ворота или, как здесь, полиспаста.
   Показывая высокую деревянную колонну (башню), которая имела в основании кольцо, опирающееся на вращающиеся катки, Архимед объяснил:
//-- Первые грузоподъемные краны созданы на основе рычага и ворота --//
   – К сожалению, этот кран не достроен, и вы видите лишь опорно-поворотное устройство (рис. 33). Осталось прикрепить к нему консольную стрелу, подвесить полиспаст и установить ворот, и тогда можно будет не только поднимать груз, но и перемещать его по дуге окружности при повороте колонны.

//-- Рис. 33. Опорно-поворотные устройства грузоподъемных кранов --//
   Дима с интересом рассматривал первые в истории грузоподъемные машины и вспоминал, что видел в первом путешествии. Те машины сделаны из стали, а эти почти полностью выполнены из дерева, там используют стальные канаты, а здесь канаты сплетены из волокон растительного происхождения. А вообще-то они имеют много общего, хотя и отличаются по размерам. Вот только катки в поворотном устройстве…
   Магик как будто прочитал мысли Димы и продемонстрировал двухрядную шариковую опору в поворотном устройстве XX века, в котором вместо катков были шарики, катящиеся между кольцами. Еще добавилось зубчатое колесо для привода поворота (см. рис. 33). Самое главное, понял Дима, что все эти детали стальные, а их геометрическая форма отличается высокой точностью.
   Из задумчивости Диму вывел неутомимый Архимед. Он указал еще на одно устройство (рис. 34) механической передачи движения и продолжил свои пояснения:
   – Это зубчатая передача, она тоже основана на рычаге. Но в отличие от рычага здесь каждое колесо можно вращать непрерывно, и угол поворота колеса неограничен.
   Дима успел рассмотреть выступы (зубья) на одном колесе, которые взаимодействовали с перекладинами (короткими стержнями – цевками) на другом колесе. А в это время Архимед продолжал:
   – Радиус одного колеса меньше радиуса другого, а сила в зацеплении зубьев и цевок одинаково действует на каждое из колес. Вот и получается, что момент силы, создаваемый зубьями большого колеса, превышает момент силы, создаваемый зубьями малого колеса, хотя большое колесо вращается при этом медленнее.
   Магик решил немного дополнить Архимеда:
   – Кстати, разница в радиусах колес, а следовательно, в числах зубьев может быть очень большой. Во многих первых исполнениях малое колесо имело всего шесть зубьев, которые получали соединением трех пересекающихся стержней. Поэтому его и назвали шестерней.
   Дима оживился, он часто слышал слово «шестерня», но не знал, откуда оно взялось.
   – А почему бы не сделать колесо с одним зубом? – спросил он.
   – Можно, конечно, сделать и один зуб, но тогда он должен взаимодействовать с винтом непрерывно, чтобы осуществить передачу движения. – Архимед показал винтовую передачу довольно непривычного вида. В ней зуб на ползуне перемещался вдоль вращающегося винта. Винт был выполнен из деревянного бревна, с вырезанной винтовой канавкой. К ползуну был привязан канат. При вращении винта ползун тянул канат, перемещая тяжелый груз.

//-- Рис. 34. Механические передачи движения, в которых все детали передачи, кроме шипов и обручей валов, деревянные (III в. до н. э.) --//
   Дима был знаком с винтовой передачей, но такую передачу он увидел впервые, поэтому и задал неожиданный вопрос:
   – Это и есть знаменитый винт Архимеда?
   Архимед не сразу сообразил, почему знаменитый, но тут Магик, вмешавшись в разговор, пояснил, что винт Архимеда упоминается во многих книжках, но часто не уточняют, что речь идет, прежде всего, о винтовом насосе.
   Архимед с удовольствием выслушал Магика и заметил:
   – Меня радует, что мое изобретение в далеком будущем назовут знаменитым, тем более что именно оно поможет нам так долго продержаться в осаде. Но прежде чем перейти к винтовому насосу, я хотел бы познакомить вас с другими видами механических передач и их деталями.
   Архимед показал винтовую передачу, в которой винт находится в зацеплении с зубчатым колесом, и цевочную передачу с пересекающимися осями колес. Еще он познакомил Диму с конструкцией тяжелого вала. Этот вал был почти полностью выполнен из дерева и только на концах имел металлические шипы.
//-- Винт Архимеда лежит в основе многих современных насосов, конвейеров и турбин --//

//-- Рис. 35. Винт Архимеда --//
   Тем временем они подошли к резервуару с чистой водой, который непрерывно пополняли с помощью наклонных труб (рис. 35). Ничего удивительного в этом не было бы, если бы вода текла по трубам сверху вниз, здесь же все было наоборот. Вода в резервуар поступала снизу. Для этого каждую трубу вращали. Архимед продолжил свои пояснения:
   – Вот эта наклонная галерея (туннель) прорыта под стеной к водоему, который расположен внизу за пределами города. С помощью винтовых насосов воду перекачивают в данный резервуар, а из него жители черпают воду и используют ее для первоочередных нужд. Конечно же без воды мы не смогли бы существовать. Один из наших туннелей римляне нашли и засыпали. С большим трудом мы прорыли другой туннель, и запасы воды продолжают пополняться.
   – Как же все-таки работает этот насос? – спросил Дима.
   Архимед немного растерялся, так как не знал, как показать, что происходит внутри вращающейся трубы, но ему на помощь пришел Магик и сделал трубу прозрачной.
   Дима увидел, что между стенками трубы и винта находится вода и при вращении винта она порциями постепенно перемещается вдоль него, подобно ползуну или гайке в обычной винтовой передаче. Тем временем Магик стал говорить об огромной значимости винта Архимеда:
   – Спустя более двух тысяч лет на его основе создадут разнообразные конструкции насосов, компрессоров, гидравлических турбин и моторов, конвейеров для транспортировки сыпучих материалов, погрузчиков и других машин.

//-- Рис. 36. Современный всасывающий винтовой насос --//
   Не ограничившись сказанным, Магик с помощью своего волшебного проектора высветил на гладкой стене конструкцию современного насоса (рис. 36) и стал пояснять его устройство:
   – Здесь винты находятся в зацеплении друг с другом. При вращении центрального винта начинают вращаться и боковые винты…
   Диме было непонятно, зачем нужны такие сложности:
   – Ведь можно же качать воду с помощью одного винта?
   – В том-то и дело, что в винте Архимеда, в отличие от современного, вода поступает отдельными порциями и создать высокое давление невозможно. Если бы можно было установить такой насос в туннеле города Сиракузы, то он заменил бы весь каскад насосов, так как смог бы гнать воду по гладким трубам на большое расстояние. – Завершив свои разъяснения, Магик продолжал рассказ о применении и развитии винта Архимеда. – В наши дни трудно найти область техники, где бы не использовали в том или ином виде вашу замечательную идею, – Магик сделал почтительный жест в сторону Архимеда. На импровизированном экране появился, как показалось Диме, обычный винт Архимеда. Тем не менее Магик его несколько озадачил, сказав, что это не что иное, как винтовой пресс (рис. 37).

//-- Рис. 37. Шнековый пресс с переменным шагом (экструдер) --//
//-- Экструдер – винтовой пресс с переменным шагом, аналогичен винтовому насосу Архимеда. При вращении шнека материал, находящийся между витками, перемещается поступательно. Рифленая внутренняя поверхность трубы удерживает материал от вращения --//
– Позволь, Магик, мы же знакомились с иным винтовым прессом в первом путешествии, – заметил Дима, а Магик невозмутимо продолжил:
– То был ковочный пресс на основе винтовой передачи, а здесь шнековый пресс непрерывного действия на основе винтового насоса Архимеда, и предназначен он для изготовления деталей из пластмасс или легкоплавких металлов. Особенность этого пресса в том, что в нем одновременно происходит размягчение или плавление материала и проталкивание его (подобно мясу в мясорубке) через отверстие, соответствующее профилю получаемого изделия – длинного стержня, трубы или даже плиты. После отвердевания при охлаждении изделие готово для использования. Прессованием изготовляют детали различной конфигурации, в том числе стержни и плиты сложного профиля (поперечного сечения), а также получают литейные формы из формовочной смеси (рис. 38).

//-- Рис. 38. Вид изделий, получаемых с помощью шнекового пресса --//
   Диме было жалко, что таким способом можно изготовить далеко не все детали, и он попросил Магика продолжить разговор на данную тему:
   – Ты же говорил, что машин на основе винта Архимеда множество, так что же еще ты можешь показать?
   – Почти все корабли и даже маленькие лодки передвигаются с помощью гребного винта, основанного на том же принципе действия, что и винт Архимеда. Только здесь вода и винт поменялись ролями. Вода неподвижна, и винт как бы вворачивается в нее и толкает корабль вперед (рис. 39). Да что там корабль, подобные винты устанавливают на самолетах и вертолетах… – вспомнив, где они находятся, Магик решил отложить рассказ о воздухоплавании, тем более что Дима уже летал на самолете и на вертолете, а для Архимеда потребовалась бы подробная лекция. Он решил показать с помощью своего волшебного экрана несколько вариантов использования гребного винта для судов. Архимед был явно озадачен:
   – Где же весла? Ведь ты, мой юный мыслитель, назвал винт гребным, но я не вижу ни гребцов, ни рабов, которые хотя бы вращали винт! – удивился он.

//-- Рис. 39. Судовой движитель – гребной винт --//
   – В том-то и дело, что всю работу здесь выполняет паровой двигатель, а до изобретения его еще очень далеко. Занимая сравнительно немного места на судне, он позволяет заменить труд тысяч людей.
   Архимед, с интересом выслушав ответ, хотел попросить Магика поподробнее рассказать о некоторых устройствах.
   Но время было позднее, уставшему Архимеду нужен был отдых, и они решили отложить беседу до утра. Архимед предложил встретиться на пляже:
   – Уже осень, и нам никто не будет мешать, да и рисовать на песке мне очень нравится – в любой момент можно все стереть и начать сначала.
   Приглашенные в гости к Архимеду, друзья устроились в одной из комнат в его доме. Дима долго не мог уснуть под впечатлением от новых встреч, от увиденного и услышанного в течение дня. Рано утром Дима с Робиком поспешили на пляж – на встречу с Архимедом. На улице творилось что-то невообразимое: шум, грохот, беготня. Один из горожан прокричал, что защитники города потеряли бдительность, выпили слишком много вина и уснули. Тем временем римляне ночью захватили город и жестоко расправились с его жителями.
//-- Первый гребной винт запатентовал в 1827 г. Йозеф Рессель (Чехия). Дж. Эрикссон (Швеция) в 1837 г. первым построил судно с гребным винтом и пересек на нем Атлантический океан. Первый в мире гребной трехзаходный винт изобретен Литтлтоном в 1794 г. --//
   Увидев, что Архимед жив, здоров и что-то с увлечением рисует на песке, Дима обрадовался и хотел поприветствовать своего нового учителя, как увидел, что с другой стороны приближается легионер. Поравнявшись с Архимедом, воин остановился и прокричал:
   – Если ты тот Архимед, из-за машин которого нам пришлось так долго сражаться, чтобы захватить этот несчастный город, то приказываю тебе немедленно явиться к нашему полководцу Марку Марцеллу!
   На это великий ученый и изобретатель ответил:
   – Не загораживай мне солнце и не порть мои чертежи!
   Дима увидел, что легионер сначала оцепенел от неожиданности, а затем выхватил меч.
   – Магик, сделай что-нибудь, ведь ты же волшебник!
   Магик не успел ничего ответить, как меч римлянина опустился на голову Архимеда, а убийца, стерев рисунок на песке, зашагал прочь.
   Дима сначала не мог произнести ни слова, затем обратился к Магику с просьбой:
   – Раз тебе не удалось спасти Архимеда, давай отправимся туда, где нет войн и убийств.
   В его словах слышался укор: ведь Магик не спас Архимеда. Магик, поняв Диму с полуслова, напомнил ему о том, что нельзя вносить изменения в историю:
   – Для нас важно только проследить, как развивалась техника раньше, чтобы понять, каким образом стоит совершенствовать ее в будущем. Но хватит об этом, мы уже перенеслись на несколько веков вперед и находимся в знаменитом городе Александрия.

Диковинный парк машин Герона Александрийского

Над ними ярко светило солнце, и было очень жарко. Легкое дуновение ветра с моря не спасало от жары. Друзья шагали по дороге, с обеих сторон которой расположились старинные дома. На улице было безлюдно, видимо, полуденная жара загнала всех в тень. Магик направился к неприметным воротам, которые вдруг сами собой отворились, а за ними наши друзья увидели красивейший парк. Внимание Димы привлекли не цветы и деревья, а необычные устройства: многоступенчатые фонтаны и водоемы (рис. 40). Он подошел к чаше, наполняемой водой из пасти льва. Расположенные по краю чаши позолоченные птицы поочередно опускали клювы в воду и снова поднимали их. Создавалось впечатление, что они никак не напьются.

//-- Рис. 40. Автоматические птицы Герона Александрийского (I в.) --//
   В стороне на столбике сидела сова и смотрела на клюющих птиц своими большими круглыми глазами. Вдруг столбик повернулся, и сова, повернувшись вместе с ним, стала смотреть в другую сторону. Все происходящее сопровождалось мелодичным звуком. Заметив, что движения группы птиц и одиноко сидящей совы периодически повторяются, совпадая по периодичности с перетеканием воды из одних сосудов в другие, Дима повернулся к Магику чтобы задать очередной вопрос, но не успел: к ним приближался хозяин этого удивительного парка. Сухощавый и стройный, с гладко выбритой головой, завернутый в дорогую, ниспадающую с плеч ткань, пожилой человек подошел к Робику и стал его рассматривать. Он даже попробовал покрутить его руки. Затем его внимание переключилось на Магика, и он сначала постучал пальцем по его голове, потом даже попытался снять ее. А вот Дима его совсем не заинтересовал. Скорее всего, он решил, что перед ним сын одного из местных богачей, – на необычную одежду и отсутствие загара он даже не обращал внимания. Заговорив, Магик поверг в шок хозяина сада. Тот удивился еще больше, когда Магик произнес его имя:
   – Господин Герон, мы гости из будущего, отделенного от сего дня двумя тысячелетиями. И хотя такими знаниями в механике, как у вас, вряд ли кто-либо из изобретателей обладал на протяжении многих столетий, не пытайтесь изучать наше устройство – этих знаний недостаточно, чтобы создать нам подобных. Многие наши современники считают вас основателем автоматики и создателем первой реактивной турбины. К сожалению, многие ваши труды безвозвратно утрачены. Более того, историки до сих пор не могут точно сказать, в каком веке вы жили. Поэтому мы здесь и предвкушаем удовольствие от беседы с великим изобретателем.
   Герон хотя и удивился, тем не менее проявил готовность отвечать на вопросы. Теперь он смотрел на Диму с большим интересом, воспринимая его как представителя того далекого общества, при котором стало возможным создание таких замечательных автоматов, как Робик и Магик.
   Дима воспользовался ситуацией и задал свой первый вопрос:
   – Нам уже рассказал Архимед, что все машины состоят из простых механизмов. Но все его машины приводились в движение руками человека, а в ваших же машинах движения происходят как бы сами собой и в определенной последовательности. В чем же тут дело?
   Герон покровительственно взглянул на Диму и начал свое повествование:
   – Я тоже, как Архимед, считаю, что простые механизмы входят в состав сложных машин. В тех устройствах, которые вы видите, использованы свойства воды, воздуха и огня. Все они созданы не на пустом месте, а на основе изучения опыта и использования знаний многих предшественников. Кроме Архимеда хочу отметить Ктесибия, которого считаю своим учителем, хотя его жизнь завершилась за сотни лет до моего рождения.
   Дима с нетерпением перебил:
   – Чем же так прославился Ктесибий? Он что, тоже придумывал оборонительные машины?
   Герон оживился:
   – Можно считать, что он создал одну из таких машин, она также защищает человека от опаснейшего врага – от пожара. По существу, это насос, который может качать воду из водоема и направлять струю воды на огонь, чтобы погасить его (рис. 41).

//-- Рис. 41. Пожарный поршневой насос Ктесибия (II–I вв. до н. э.) --//
   – Но мы уже видели один замечательный винтовой насос у Архимеда, чем же насос Ктесибия лучше? – попросил уточнить Дима.
   Герон продолжил:
   – Считаю замечательным и то и другое изобретение. А насос Ктесибия нравится потому, что в увиденных вами автоматических устройствах использованы такие же поршни, клапаны, сопла для струй воды и подвижные соединения труб.
   Они подошли к насосу, состоящему из двух цилиндров, установленных в воде у самого берега небольшого водоема. Магик сделал прозрачными стенки цилиндров, и Дима увидел внутри поршни и клапаны, о которых говорил гостеприимный хозяин. Робик, скучавший до сих пор, вызвался сменить одного из рабочих, стоящих наготове у коромысла-качалки насоса. Дима тоже решил не отставать и взялся за работу. Поначалу их движения были несогласованными, но друзья быстро освоились: Дима нажимал на коромысло, опуская его вниз. Робик тем временем выжидал. Когда действовал Робик, Дима даже не держался за коромысло и успевал следить за тем, что происходило внутри насоса. При подъеме поршня всасывающий клапан открывался, и вода втягивалась из водоема в цилиндр. При опускании поршня первый клапан закрывался, и вода вытеснялась в отводную трубу через второй (нагнетательный) клапан. Принцип работы насоса Дима освоил еще в первом путешествии, но все же спросил:
   – Какие-то необычные здесь клапаны. Как они устроены? Герон ответил:
   – Все очень просто – клапаны выполнены из кусков толстой кожи, прикрепленных к краю стенки возле отверстия. Получается гибкая дверца, способная открываться в одну сторону под действием потока воды. А вот в обратную сторону они не пропускают воду.
   Магик дополнил сказанное:
   – Обрати внимание, Дима, что вода здесь подается вверх по трубам, а толкают ее, в отличие от насоса Архимеда, новые порции воды, вытесняемой из цилиндров. Этим значимость насоса Ктесибия не ограничивается. Он стал основой не только для изобретений нашего уважаемого хозяина, но у современных нагнетательных винтовых насосов этот принцип действия используется в многоцилиндровых гидравлических моторах, в паровых машинах и поршневых двигателях внутреннего сгорания.
   Дима выразил сомнение:
   – Получается, что двигатель не отличается от насоса? Магик продолжал:
   – Конструктивно они действительно похожи друг на друга. Отличие лишь в том, что в двигателе или моторе вода, пар или полученный при сгорании газ давят на поршень и с помощью рычажного механизма заставляют качаться коромысло или вращать вал.
   Герон услышал слово «пар» и потер руки от удовольствия:
   – А ведь у меня была мысль перевернуть насос таким образом, чтобы, заполняя цилиндры водой или паром, сообщать движение поршням.
   Магик, видимо, знал, что работа Герона в этом направлении так и не завершилась реальными результатами, и постарался вернуть беседу в намеченное русло:
   – Давайте поговорим о ваших изобретениях в области автоматических процессов и устройств.
   Герон с энтузиазмом стал рассказывать:
   – Начнем, пожалуй, с автомата для продажи святой воды в храме (рис. 42). Вообще-то неправильно говорить о продаже, так как верующие опускают в щель автомата пожертвование в виде монеты, а в награду получают порцию воды. Монета своим весом давит на рычаг, а тот поворачивается и открывает клапан в резервуаре с водой. Вода начинает вытекать, а когда монета соскальзывает с рычага, тот возвращается в прежнее положение и закрывает клапан. При опускании следующей монеты процесс повторяется.

//-- Рис. 42. Автоматические дозаторы жидкости Герона Александрийского --//
   А это автоматические весы для продажи вина: деньги здесь получает продавец, а порцию вина отмеряют весы. Для этого нужно поставить на площадку весов чашу и освободить рычаг от удерживающего его крючка или защелки.
   Рычаг под действием подвешенной гирьки повернется и откроет клапан внутри сосуда.
   Рассказывая, Герон выполнял соответствующие действия. Дима наблюдал, как из трубки сосуда сначала потекла жидкость вишневого цвета, затем, как только чаша наполнилась, рычаг повернулся под действием ее веса и закрыл клапан.
   Герон подошел к устройству для открывания дверей храма (рис. 43).

//-- Рис. 43. Устройства автоматического открывания дверей в храме --//
   – Его мы держим в секрете, чтобы верующие считали, что двери сами открываются, если зажечь жертвенный огонь. Вам же я готов показать, как все происходит. Разжигаем огонь, и воздух в закрытом сосуде с водой нагревается. Расширяясь, он вытесняет часть воды в подвешенное на веревке ведро, которое, наполняясь водой, натягивает веревки, намотанные на цилиндрические оси дверей. Оси поворачиваются, и двери открываются. С другой стороны подвешен противовес, который в это время поднимается. После того как огонь погаснет и воздух остынет, вода начнет перетекать в обратном направлении, и с помощью противовеса двери закроются.
   Мы не станем дожидаться окончания процесса и перейдем к другому устройству для открывания дверей. Здесь удалось исключить перетекание воды из сосуда в сосуд. Нагретый воздух, расширяясь, поступает в кожаный баллон и поднимает гирю, а противовес, подвешенный на веревке, опускается и тянет веревку, намотанную на цилиндрические оси дверей, оси поворачиваются, и двери открываются. Тем временем помощники изобретателя разожгли огонь, и через несколько минут двери открылись сами собой. Дима с уважением смотрел на Герона – он казался настоящим волшебником, ведь он создал первые в истории автоматические устройства.
   Затем ученый подошел к группе искусственных птиц, которых наши друзья заметили еще при входе в парк. Похоже, птицы так и не напились, а сова продолжала крутиться из стороны в сторону, осуждающе глядя на них. Именно на механизм поворота совы Герон обратил внимание своих гостей:
   – Здесь интересен процесс наполнения чаши водой. При достижении определенного уровня поплавок, всплывая, выдергивает пробку из отверстия в днище чаши и выпускает из нее воду Потом пробка под действием силы тяжести закрывает отверстие патрубка, и чаша снова наполняется водой. А другой поплавок управляет поворотом колонны, на которой сидит сова. Он поднимается или опускается вместе с уровнем воды и опускает или поднимает противовес. При этом связывающая их веревка вращает колонну то в одну, то в другую сторону. Аналогичным образом можно поддерживать уровень воды в бассейне с водой, но здесь поплавок при повышении уровня закрывает патрубок, и вода перестает наполнять бассейн (рис. 44). Как только уровень воды понижается, вода снова начинает вытекать из патрубка.

//-- Рис. 44. Автомат для поддержания уровня воды в бассейне --//
   Диму вдруг осенило:
   – Что-то похожее я уже видел. Да это же сливной бачок в туалете!
   Магик утвердительно кивнул головой:
   – Это устройство не изменилось за девятнадцать веков и надежно служит человеку. Причем подобные устройства устанавливают не только в туалетах. Кстати, для туалета его предложил применять в конце XVIII века известный изобретатель первой гидравлической передачи Джозеф Брама, а его ученик Генри Модели освоил массовое производство сливных бачков.
   – Давай перейдем от разговоров о туалете к более важным делам.
   Магик не согласился с таким замечанием:
   – В технике, которая помогает человеку жить на Земле, нет важных и второстепенных вещей. Ты воспринимаешь многое как само собой разумеющееся, а ведь их кто-то придумал и изготовил. Представь себе, что было бы без этого изобретения при возрастающей численности населения Земли.
   Герон подвел гостей к необычному сооружению: на изящных узорчатых ножках стоял закрытый котел с водой, под которым сидел скорчившись мальчик и раздувал огонь (рис. 45). Дима так и не понял, был это настоящий мальчик или очередной сюрприз Герона. Во всяком случае, легкие мальчика работали не хуже кузнечных мехов. Огонь разгорелся так сильно, что вода в котле закипела, и пар по трубкам стал поступать в небольшой шар, установленный на двух подшипниковых опорах. Дима обратил внимание, что патрубки проходили внутри опор и не мешали возможному вращению шара. Пар, заполнив покрытый замысловатыми рисунками шар, стал вырываться наружу через изогнутые патрубки. И – о чудо! – шар стал поворачиваться: сначала медленно, а затем закрутился так быстро, что вырывающиеся из трубок струйки пара слились в один вращающийся фейерверк.
//-- Реактивная вертушка Герона Александрийского – прототип реактивной турбины --//

//-- Рис. 45. Паровая реактивная турбина Герона Александрийского --//
   Дима засыпал изобретателя вопросами:
   – В чем причина вращения шара? А нельзя ли использовать эту установку для привода больших машин? Не лучше ли было заставить струйки пара давить на лопатки турбины, чтобы вращать ее?
   Герон был доволен неподдельным интересом Димы.
   – Полагаю, что пар, вырываясь наружу, старается оттолкнуть от себя сопло. Это я заметил при изучении пожарного насоса Ктесибия. Там сильная струя воды тоже толкает сопло назад. Но эта сила столь незначительна, что вряд ли ее можно использовать для совершения какой-либо серьезной работы. Что касается вращения лопастного колеса благодаря давлению струи или потока, то тут уже все изобретено еще до меня. Я имею в виду водяные колеса. Да и вряд ли такой легкий пар сможет вращать тяжелое колесо.
   Диму не удовлетворили разъяснения Герона:
   – Понятно, что лопастное колесо вращается потоком воды в реке. А что делать, если рядом нет реки?
   И на это у Герона нашелся ответ:
   – Есть еще один источник энергии – это труд рабов. Он намного дешевле и не зависит от того, есть рядом река или нет. Кстати, я покажу вам нашу основную насосную установку, которая питает водой фонтан возле дома и заполняет бассейн для купания.
   Герон увлек за собой наших друзей, и они довольно быстро подошли к деревянному колесу диаметром около трех метров, погруженному в водоем (рис. 46). По перекладинам, установленным по ободу колеса, шел человек, как бы взбираясь по лестнице. Но получалось так, что он находился на месте, а колесо вращалось с помощью его ног. К ободу колеса были прикреплены ковши. При погружении ковша в водоем он наполнялся водой, а когда он поднимался наверх, вода выливалась в резервуар и далее текла по трубам к бассейну и фонтану.

//-- Рис. 46. Водоподъемное колесо и система водоснабжения (I в. до н. э.) --//
   Несмотря на кажущуюся простоту и легкость, с которой шагал человек, крутивший колесо, он быстро устал, и его место занял другой человек, который продолжил выполнять, как оказалось, тяжелую работу. Молчавший до сих пор Магик вмешался в разговор Димы с ученым: – В нашем обществе машины необходимы для того, чтобы облегчить физический труд человека. Можно, конечно, использовать животных на тяжелых работах. Но зачастую даже тысячи рабов или животных не могут заменить небольшой источник энергии, созданный человеком. – Магику очень хотелось рассказать о великом будущем замечательного изобретения Герона – реактивной турбине, но он решил отложить разговор об этом и вернуться к работе водяных колес. Для начала он предложил посмотреть довольно мощные машины, созданные во времена Герона другими учеными и изобретателями.
   Герон немного призадумался и заявил, что он не может показать известные ему установки, так как они находятся довольно далеко отсюда. На это Магик ответил, что ему не составляет труда перенести всех присутствующих на берег реки и показать лопастные колеса в действии. Не дожидаясь ответа, он так и сделал.
   Они очутились на плотине, перегородившей небольшую реку. Магик давал пояснения:
   – После того как здесь установили плотину, уровень воды в образовавшемся пруду повысился. По лотку в плотине вода устремляется к лопастям колеса, заставляя его вращаться.

//-- Рис. 47. Водяное колесо для мельницы (из книги Марка Витрувия, I в. до н. э.) --//
Магик показал рисунок с двумя вариантами подведения воды к колесу (рис. 47, 48). В одном вода давит в основном на нижние лопасти колеса, находящиеся со стороны плотины, а в другом – поток воды обрушивается на верхние передние лопасти колеса, расположенного над лотком.
– Первый вариант оказался более предпочтительным, и использовали его в основном для мельниц 1800 лет подряд. Для работы этого колеса достаточно погрузить его в поток воды, и оно начинает вращаться.

//-- Рис. 48. Толчея (дробилка) для руды с приводом от водяного колеса (из «Энциклопедии» Дидро и Д'Аламбера, 1751–1776 гг.) --//
Диме хотелось понять, каким образом движение от колеса передается потребителю энергии, и он повернулся к Магику чтобы задать вопрос. Но Магик уже продолжал:
– Посмотрите на эти рисунки: один из книги Марка Витрувия, который жил в I веке до н. э., другой более поздний – из «Энциклопедии», написанной в XVIII веке. Несмотря на то что их разделяет восемнадцать веков, приведенные водяные колеса примерно одного типа. В первой установке движение от колеса передается через зубчато-цевочную передачу одному из мельничных жерновов. Между жерновов засыпали зерно, которое превращалось в муку. Вторая установка предназначена для дробления и обогащения (отделение руды от грунта) руды полезных ископаемых в начале промышленной добычи. Здесь колесо приводит во вращение примитивный кулачковый вал. Выступы на валу удерживают при подъеме тяжелые брусья, которые, срываясь с них, падают и ударяют по кускам руды.

//-- Рис. 49. Водяное колесо для шахтных устройств, сооруженное Кузьмой Фроловым в 1886 г. --//
Тем временем на экране появилась картина мрачного подземелья (рис. 49), а Магик спокойно продолжал свои пояснения:
– Здесь представлено уникальное решение – поток воды горной реки подводится сверху, а отводится снизу по специально прорытым в горе каналам. Колесо диаметром 17 метров расположено под землей в толще Алтайских гор и облегчает труд шахтеров. А соорудил эту установку российский инженер К. Д. Фролов. Обрати внимание, Дима, что конструкция самого колеса очень долго не менялась, хотя было много попыток ее улучшить. Первые водяные колеса имели плоские лопасти. Поток воды, направленный по касательной, сообщает колесу вращение. Форма лопастей и степень погружения в поток или направление потока определяют значительные потери энергии, например, часть лопастей даже препятствует вращению. Хотя ковшеобразные и криволинейные лопасти появились еще в XVI веке, но только в XVII веке удалось создать действительно рациональную конструкцию. Вот и на рисунке Якоба де Страда (рис. 50) показаны колеса с вертикальной осью и с криволинейными лопастями. Хотя это и является шагом по пути к созданию винтовой турбины, но все же такие решения оставались малоэффективными: энергия потока в основном расходовалась на удары, действующие не только в направлении вращения колеса. Только в XIX веке математик Жан Понселе предложил такую форму криволинейных лопастей (рис. 51), при которой поток воды, не ударяя по лопастям, плавно течет, отдавая максимум своей энергии колесу.

//-- Рис. 50. Водяные колеса с плоскими и криволинейными лопастями по рисунку Якоба де Страда (XVI в.) --//

//-- Рис. 51. Водяное колесо Жана Понселе (1836 г. --//
   В 1836 году французский математик Жан Понселе оптимизировал форму лопастей водяного колеса, что привело к повышению КПД. Такую турбину стали называть колесом Понселе.
   Магик, решив, что они слишком увлеклись, оставив без внимания своего гостеприимного хозяина, пояснил, что для полноты картины развития источников энергии не мог обойти вниманием водяные колеса:
   – Мы хотим понять, насколько глубоко в историю уходят корни современной техники: винт Архимеда, насос Ктесибия и реактивная турбина Герона Александрийского – это те главные изобретения, которые легли в основу многих машин и механизмов.
   – Мне это все интересно, но все же хотелось узнать о будущем моей вертушки, – скромно заметил Герои.
   – Ну что же, сосредоточим внимание на этом устройстве, которое наш любезный хозяин называет вертушкой и явно недооценивает его значимости.
   Магик как будто случайно остановился возле гладкой стены дома и с помощью проектора высветил на ней рядом с изображением реактивной турбины Герона простенький рисунок, который показался знакомым и Диме, и Герону, не успевавшему удивляться возможностям Магика (рис. 52).

//-- Рис. 52. Сегнерово колесо (1750 г. --//
   – Вода по лотку сливается в вертикальную трубу и вырывается из трубок, закрепленных внизу так, что их сопла направлены по касательной к окружности с центром на оси трубы. Струи воды приводят во вращение трубу с патрубками, – рассказывал Магик, как вдруг Дима встрепенулся:
   – Так это же и есть вариант игрушки Герона! На что Магик заметил:
   – Это устройство называют сегнеровым колесом, по имени венгерского ученого Яноша Сегнера, который жил в XVIII веке. Действительно, принципиально оно не отличается от своего прототипа, но носителем энергии здесь выступает вода, а не пар, и, кроме того, в нем решен вопрос передачи движения от вращающейся турбины к потребителю энергии. Думаю, что именно его решение натолкнуло на мысль создания реактивных двигателей. Кстати, только в XIX веке конструкция водяных турбин получила развитие. Приведу еще одно техническое решение, в котором легко просматривается принцип действия, предложенный Героном, – Магик высветил на экране турбину Вителава, созданную спустя полвека после Сегнера (рис. 53).

//-- Рис. 53. Турбина Вителава (нач. XIX в. --//

//-- Рис. 54. Турбина Фурнерона --//
   – Что же было дальше, ведь мы живем в XXI веке?
   – Существует немало различных вариантов конструкций. Одна из первых турбин большой мощности была создана Фурнероном (рис. 54). В ней изобретатель разместил множество изогнутых патрубков и плотно прижал их друг к другу. В результате получилось лопастное колесо со спиралевидными каналами, через которые струи воды вытекают так же (по касательной), как и в вертушке нашего уважаемого Герона. Здесь я специально разрезал колесо горизонтальной плоскостью так, чтобы были видны его каналы. Вода от центра (сверху по трубе) поступает по каналам неподвижного лопастного колеса и плавно перетекает в каналы подвижного. После этого решения изобретатели стали создавать турбины как реактивные, так и активные, – ответил Магик, но Диму этот ответ не устроил:
   – Объясни, пожалуйста, Магик, чем отличаются эти турбины.
   Магик сообразил, что ему надо было это сделать раньше, и постарался исправить свое упущение:
   – В активной турбине струя воды или пара просто давит на лопасть колеса и поворачивает его, а в реактивной – движение возникает в направлении, противоположном выбрасываемой струе. Чем больше скорость струи, тем большая развивается сила, – Магик не успел закончить фразу, как Дима его перебил:
   – Так что же, в ракете действует тот же принцип? Магик, отметив наблюдательность Димы, высветил на экране реактивный снаряд (рис. 55).

//-- Рис. 55. Реактивный двигатель для передвижения в пространстве --//
   – Видишь, из сопла ракеты вырывается мощный поток газа, заставляя ее лететь с большой скоростью, – начал пояснять Магик.
   Дима ничуть не удивился, а вот Герон смотрел изумленно:
   – Как же удалось на таком небольшом снаряде установить паровой котел, а потом, зачем такие сложности, когда можно далеко швырять камни с помощью метательных машин Архимеда?
   Дима не удивился вопросам Герона, ведь их отделяют друг от друга две тысячи лет, и сделал вид, что его тоже интересуют ответы на заданные Героном вопросы. Магик спокойно пояснил:
   – Мысль установить паровой котел на транспортной повозке возникла в XVIII веке. Но схема подобной повозки (см. рис. 55) была только идеей и реализована не была. Вы были правы, когда говорили, что струя пара не может толкать повозку, тем более – реактивный снаряд. Что касается той ракеты, изображение которой я показываю, в ней газ, образующийся в результате непрерывного сгорания топлива, вырывается с большой скоростью. Благодаря мощному потоку газа снаряд способен далеко улететь. Например, расстояние от Александрии до Афин или Рима он пролетит за несколько минут, с их помощью людям удалось слетать даже на Луну. А в этой турбине (рис. 56) пар давит на лопасть колеса, и благодаря этому оно вращается. Такой принцип действия и называют активным, чтобы подчеркнуть противоположный характер направления действующих сил по сравнению с реактивным принципом. Эту турбину предложил Джованни Бранка в 1629 году для толчейного стана (чтобы толочь зерна растений для приготовления лекарств и других целей).

//-- Рис. 56. Паровая турбина Джованни Бранка, используемая для толчейного стана (1629 г.) --//
   Дима увидел, как из отверстия крышки котла, похожей на голову человека с надутыми щеками, вырывается струя пара и заставляет вращаться лопастное колесо. Но его удивила сложность устройства, соединенного с колесом.
   – Зачем так много зубчатых передач? – спросил он.
   – Видимо, уже в то время изобретатель понял, что паровая турбина эффективно может работать только при высокой скорости вращения, вот он и применил такую сложную передачу, чтобы увеличить вращающий момент, – ответил Магик. – И еще один пример. Это турбина Лаваля (рис. 57), изобретенная на два с половиной века позднее, чем турбина Бранка. Она могла за одну минуту совершать несколько тысяч или даже десятки тысяч оборотов. Для такой турбины нужны были особые материалы, высокая геометрическая точность и качественные поверхности деталей. В общем, до такого уровня во времена Джованни Бранка и тем более Герона Александрийского технология еще не доросла. Я полагаю, мы не будем далее развивать тему турбиностроения, так как она заслуживает отдельного изучения. А мы и так злоупотребляем терпением и вниманием нашего хозяина.

//-- Рис. 57. Паровая турбина Лаваля (1889 г.) --//

//-- Рис. 58. Ветряная крыльчатка Герона Александрийского в приводе воздушного насоса (компрессора), используемого в музыкальном инструменте – органе --//
   На это Герон ответил:
   – Мне было интересно узнать о том, какое великое будущее уготовано моему крошечному изобретению. Кстати, ко всему сказанному я хотел бы добавить, что активное действие потока присутствует во всех водяных колесах нашего времени. Думаю, и с помощью ветра также можно вращать лопастное колесо.
   При этом Герон жестом показал на небольшую установку, скромно ожидавшую своей очереди.
   Диму заинтересовала установка Герона с воздушной крыльчаткой (рис. 58), и он задал изобретателю сразу несколько вопросов:
   – А как здесь передается энергия потребителю и где устройство, поворачивающее крыльчатку навстречу ветру, ведь его направление все время меняется?
   Герона смутили вопросы мальчика, тем не менее он ответил:
   – Здесь я применил простейший поводковый механизм, который допускает поворот оси крыльчатки навстречу ветру вручную. Об автоматическом повороте оси я как-то не думал. Кроме того, такая простая конструкция для достижения конкретной цели меня вполне устраивает: нужно накачивать воздух в небольшую герметичную емкость духового музыкального инструмента.
   Магик увидел, что Диму заинтересовали последние слова Герона, и он сделал прозрачной установку с большим количеством вертикальных трубок, находящуюся рядом с ветряным приводом. Герон как ни в чем не бывало продолжил пояснения:
   – В емкости поддерживается достаточное давление воздуха, чтобы играть на этом инструменте. При нажатии на клавишу клапан выпускает часть воздуха через одну из трубок, и благодаря этому издается звук.
   Дима попробовал поочередно нажать на несколько клавиш и понял, что каждая трубка издает свой звук, отличный от издаваемого другими трубками.

//-- Рис. 59. Ветряная мельница XVIII в. --//

//-- Рис. 60. Привод ветряной мельницы с самоустановкой оси лопастного колеса по направлению ветра (1-я пол. XIX в.) --//
   – Давай все же вернемся к рассмотрению ветряного привода, ведь ты еще не получил исчерпывающих ответов на свои вопросы, – Магик оторвал Диму от его занятия и, обращаясь уже к Герону продолжил: – Жаль, что вы не увидели возможности ветра совершать такую же большую работу, как совершает поток воды, вращая лопастное колесо. Пройдет каких-нибудь 12–15 веков, и люди научатся делать ветряные приводы большими и заставят их крутить тяжелые мельничные жернова (рис. 59, 60, 61). Только в начале XIX века на ветряных мельницах станут устанавливать дополнительный ветряной привод для поворота корпуса установки. Назовут его «виндроза» – ветряная роза, – слова Магика сопровождались изображениями, сменявшимися одно за другим. – Самое главное, что в XX веке станут создавать установки, лопастное колесо в которых будет поднято на большую высоту, а там ветер бывает очень сильным.
   Тут Герон опять не выдержал:
   – Как же в этом случае установить мельничные жернова? Да и зерно в мешках очень трудно поднимать, если высота такая большая.
   Магик настолько увлекся, что забыл, кто стоит перед ним и в каком веке они находятся, и с горячностью продолжал:
   – А не нужно ничего поднимать, достаточно соединить крыльчатку с электрическим генератором и подводить к потребителям электрический ток по проводам.
   Вдруг Герон отвернулся от них и стал отдавать какие-то распоряжения своим помощникам.
   – Наверное, он собирается воплощать в жизнь все, что узнал от тебя, Магик, – решил Дима, но Магик его опять разочаровал:
   – Ошибаешься, он уже забыл о нашем присутствии, а многие из его предположений, опережавших историю на века, ему так и не суждено было завершить. Думаю, что его вклад в развитие техники и так очень велик. А теперь, Дима, приготовься к полету, – неожиданно заявил Магик.

//-- Рис. 61. Ветряная электростанция (1930-е гг.) --//
   Робик понял, что это и его касается, и ему было все равно: лететь так лететь. А вот Дима подверг сомнению слова Магика:
   – Что-то я не вижу поблизости ни самолета, ни вертолета. На чем же мы полетим?
   – Это будет не совсем обычный полет. Мало того что мы будем перемещаться в пространстве, мы еще переместимся во времени на несколько веков вперед. А полетим мы на этом прозрачном шаре. Шар не простой, а волшебный, и он может слушаться меня во всем, это тебе не ковер-самолет в сказках, которые ты когда-то читал. Это намного круче, – Магик сделал жест, приглашающий Диму и Робика войти в шар.
   Дима даже не смог понять, откуда взялся этот стеклянный шар и как можно в него войти, если в нем нет ни люка, ни дверей. Магик его успокоил:
   – Я же говорил, что шар не обычный, а волшебный и войти в него можно прямо сквозь стеклянную оболочку.
   Магик подал пример и легко оказался внутри шара, Дима и Робик последовали за ним, но Дима, осмотревшись вокруг, выразил сомнение:
   – Где же пульт управления, ведь без него никак не обойтись?
   – Мы полетим благодаря силе воображения, да что я говорю, мы уже летим, – уверенно заявил Магик.
   Дима посмотрел вверх – над ними было синее небо с облаками. Далеко внизу проносились мимо луга и леса, изредка встречались проселочные дороги, еще реже можно было рассмотреть отдельные дома, замки, крепости и даже города. Дима заметил, что возле стен одной из крепостей творится что-то невообразимое, и обратился к Магику:
   – Кажется, там какие-то воины штурмуют крепость. Можем мы остановиться и посмотреть, что там происходит?
   Магик мгновенно среагировал и посадил шар у самой стены крепости. Вокруг слышался шум и грохот. Трудно было сориентироваться в творившейся неразберихе, да и боязно, – вдруг летящие камни разобьют тонкую стеклянную оболочку.
   – Дима, нам нечего бояться, ведь ты не пугаешься, когда видишь в кино мчащийся на тебя поезд. Реально мы существуем в разных мирах, и этим людям нет до нас никакого дела. А вот нам интересно, какую технику они применяют при штурме крепости, ведь мы оказались уже в XV веке.
   Дима увидел, что штурмующие быстро подбегают к стене, неся в руках компактные складные лестницы, затем они также быстро их растягивают, приставляют к стене и взбираются по ним, невзирая на град камней, сыпавшихся на них (рис. 62). Диму удивила конструкция лестницы:
   – Да это же ножницы какие-то, только шарниров и рычагов в них очень много!
   – Первое впечатление тебя не обмануло. Действительно, шарнирное соединение рычагов такое же, как в ножницах. И называются такие лестницы нюрнбергскими ножницами, в них многократно повторяются механизмы в виде ромбов. Подобные механизмы были известны еще в IV веке, но мы так быстро проскочили десяток веков и нашли более поздний и более наглядный вариант.

//-- Рис. 62. Механизмы на основе нюрнбергских ножниц --//
Внимание Димы привлекла установка, которую воины, видимо, готовили к действию. Это были две параллельно соединенные лестницы, регулируемые приводным винтом. Робик, мельком взглянув на Диму и не дожидаясь его указаний, выскочил из шара, подбежал к установке и стал крутить винт. О чудо, высота лестниц стала плавно увеличиваться. Магик только успевал пояснять:
– Воинам в тяжелых доспехах трудно подниматься вверх, поэтому им помогала данная установка. С подобными устройствами мы встретимся еще не раз: их применяют и в наши дни. Принцип действия нюрнбергских ножниц использовали при создании многих механизмов. Например, в станке для шлифования камней в XVI веке. Его создал великий французский изобретатель Жак Бессон, с которым мы обязательно встретимся. Этот механизм предназначен для увеличения хода при поступательном перемещении ведомого звена, к которому прикреплен инструмент, например шлифовальный камень. Не будем терять времени, нам еще предстоит побывать в гостях у Леонардо да Винчи.

Идеи Леонардо да Винчи

   Шар, уносивший друзей в XV век, не успел взлететь, как внизу среди зелени показался красивый дворец. Магик заметил:
   – Это французский замок короля Франциска I, и великий Леонардо да Винчи служит у него королевским математиком и инженером. Сейчас мы найдем его мастерскую.
   Приземлившись, шар незаметно растворился в воздухе, так что нашим друзьям даже не пришлось проникать сквозь его стеклянную стенку. Они вошли в светлое просторное помещение, заставленное подрамниками с натянутыми холстами для живописи, столами, на которых в беспорядке стояли баночки с красками и лежали кисти. В стороне стояли верстаки с замысловатыми устройствами. Но Димин взгляд остановился на подъемнике, который был очень похож на тот, что они видели у крепостной стены.
   – Это подмости Леонардо. Стоя на них, удобно расписывать стены и большие полотна, – неожиданно за их спинами послышался звонкий голос. К ним подошел красивый молодой человек, почти мальчик, и без лишних вопросов представился: – Я ученик Леонардо, можете называть меня сеньор Франческо Мельци. Если вам нужен мой учитель, то он в парке у короля, где сейчас начнется великолепное представление, задуманное самим Леонардо. Кстати, я могу проводить вас к нему.

//-- Рис. 63. Механический лев Леонардо да Винчи --//
   Магик скромно заметил, что для него не составит труда мгновенно перенести всех присутствующих в парк.
   Дима не успевал приспособиться к смене событий. Вот и сейчас, оказавшись на поляне парка, он растерялся. Да было отчего, прямо на них из кустов выскочил громадный лев. Это был какой-то странный зверь, он весь сверкал на солнце металлическим блеском (рис. 63). Робик бесстрашно выступил вперед, загородив собой Диму. Лев внезапно остановился, с его боков, подобно крыльям, открылись дверцы, и на землю посыпались белые цветы. Со всех сторон послышались аплодисменты. Дима только теперь понял, что они оказались на представлении в кульминационный момент. К льву подошел король и заглянул внутрь. При этом он совершенно не замечал наших друзей, а может быть, считал их такими же творениями, как лев, но менее интересными. Дима не решился последовать примеру короля, хотя ему хотелось понять, что за механизм помогал льву так быстро передвигаться. Зато Робик, видимо, чтобы привлечь к себе внимание, потрогал клык в раскрытой пасти льва и радостно воскликнул:
   – Он тоже механический, как и мы с Магиком.
   – Ему до нас далеко, – парировал в ответ Магик. – Мы можем думать, а он действует только по программе, заложенной изобретателем в его механизм. Но надо отдать должное: у этого льва довольно совершенное шагающее устройство. В наши дни изобретатели и ученые продолжают придумывать различные варианты таких механизмов. Но пора, наконец, познакомиться с самим Леонардо.
   Дима наконец-то обратил внимание на старца, внешний вид которого отличался от напыщенных и разодетых вельмож. Седая борода и длинные седые волосы обрамляли его бледное лицо. Высокий лоб и нахмуренные брови дополняли образ волевого и сильного человека. Когда друзья приблизились к нему, он что-то зарисовывал и записывал.
   – Да он же вас зарисовывает! – воскликнул Дима.
   – Пусть зарисовывает. Когда мы расстанемся с ним, он забудет о нашем посещении, а рисунки и записи, касающиеся нас, исчезнут навсегда, – спокойно сказал Магик.
   Дима, осмелев, заглянул через плечо Леонардо и, увидев рисунок, удивленно заметил:
   – Да он рисует совсем не то, что мы видим. Похоже, это зеркальное изображение. А пишет он еще более странно: мало того что буквы непонятные, они еще и располагаются справа налево.
   Леонардо так же внезапно перестал рисовать, как и начал, и обратился к Диме:
   – Юный сеньор! Твои механические человечки явно совершеннее любых устройств, которые я когда-нибудь встречал; думаю, что и мои лев не идет с ними ни в какое сравнение. Кто же их создал?
   Тут Магик, как обычно, взял инициативу в свои руки:
   – Вы еще более удивитесь, когда узнаете, что этот молодой человек родился спустя пять с половиной веков позднее вас, а мы созданы специально для того, чтобы помочь ему изучать историю развития машин. Нам очень хотелось побеседовать с вами, так как информация о вашем творчестве слишком противоречива.
   Леонардо удивился лишь тому, что о нем помнят спустя более пяти веков:
   – Возможно, все дело в изобретенном мною лаке, которым я покрывал свои картины, чтобы надолго их сохранить.
   Магик продолжил:
   – Вы вошли в историю не только как великий живописец, но и как талантливый инженер. Изобретенный лак, думаю, не так уж важен.
   Леонардо все более оживлялся, и чувствовалось, что предстоящая беседа ему интересна не менее, чем нашим друзьям:
   – Я чувствую, что моя жизнь подходит к концу, и часто возвращаюсь в мыслях к завершенному, – глаза Леонардо вдруг стали грустными и излучающими необычную для его сурового вида доброту. Собеседники вызывали у него симпатию, и он предложил: – Похоже, что представление завершается и мы можем продолжить нашу беседу в более спокойной обстановке.
   С помощью Магика они опять оказались в мастерской художника почти мгновенно. Леонардо удобно устроился в своем любимом кресле, Дима уселся на маленькую скамеечку, а Магик и Робик продолжали стоять – отдых им не требовался. Дима приготовился задавать Леонардо вопросы, но Магик решительно направил беседу в требуемое русло, чтобы успеть узнать главное:
   – Бытует мнение, что ни одно из ваших начинаний в области техники так и не было завершено. В чем тут дело, ведь вами написано не так много картин? Почему же вы так медленно работали?
   Леонардо улыбнулся и быстро отреагировал:
   – Я отвечу так, как когда-то сказал одному надсмотрщику, которому показалось, что я пишу свои картины намного медленнее, чем рабочие в саду красят забор: «Возвышенные дарования (а я себя отношу к ним) тем больших достигают успехов, чем больше думают, прежде чем взяться за какое-нибудь дело». Мои мысли настолько опережают мои физические возможности, что, не успев закончить начатое, приходится браться за новые дела. Много времени уходит на то, чтобы все сделать своими руками, а появившиеся мысли записывать и откладывать на будущее. Но начатых дел скопилось так много, а времени осталось так мало, что пора привести в порядок хотя бы записи. Если не удастся самому, то попрошу своего ученика и наследника Франческо Мельци закончить и издать «Трактат о живописи».
   – Что же вы ничего не говорите о своих тетрадях с многочисленными зарисовками и изобретениями? Почему все записи вы старались зашифровывать? – спросил Магик. – Поэтому даже теперь в них сложно разобраться и оценить их значимость!
   – Во-первых, это рабочие тетради для личного пользования. Во-вторых, мне не хотелось, чтобы кто-то без моего позволения воспользовался моими идеями, – ответил Леонардо.
   – Можно считать это своеобразным способом защитить свои авторские права, но ваше наследие столь богато, что не мешало бы подумать и о потомках, – с некоторой иронией заметил Магик. – Жаль, что ваши записи длительное время оставались неопубликованными. Многочисленные разработки, рассмотренные вами, могли бы в большей степени способствовать развитию техники. Кстати, как объяснить ваше знаменитое высказывание: «Те, кто влюбляется в практику без теории, уподобляются мореплавателю, садящемуся на корабль без руля и компаса и потому никогда не знающему, куда он плывет»?
   – Возможно, повторюсь, но главным в моей жизни была живопись, и именно к живописи относится приведенная вами фраза. Ведь зачастую художники, не зная основ перспективы, теории теней, да той же анатомии, сразу же берутся писать картины.
   Создавать машины без соответствующих знаний также невозможно, но систематизацией таких знаний я не занимался. Давайте все же вернемся к цели вашего путешествия. Насколько я понял, живопись вас не очень-то интересует, поэтому готов поговорить о технике.
   Магик утвердительно кивнул:
   – Да, нас очень интересуют грузоподъемные машины, и мы успели познакомиться с вашими подмостями, а чтобы сделать наш разговор интереснее, я буду показывать, как развивалась техника в течение последующих столетий.
   Магик высветил на стене рядом с подмостями подъемник для человека, выполняющего работы на большой высоте (рис. 64).
   Леонардо настолько оживился, что нашим друзьям показалось даже, что он помолодел и стал более сильным. Во всяком случае, он легко поднялся с кресла и подбежал к «чудесной картине» на стене. Оказалось, что его заинтересовало устройство подъемника, а не факт получения изображения на стене:
   – Позвольте, но это же очень большая рука, которая способна переставлять человека в нужное ему место. Всю жизнь я мечтал создавать машины, функционально схожие с действиями человека или животных. Только неясно, кто же двигает это удивительное устройство, – не видно никаких вспомогательных приводных устройств.
   Магик уверенно стал излагать суть представленных решений:
   – Привод осуществляется от электрического источника энергии. Чтобы понять, как он работает, нужно изучить целую область науки, которая зародилась несколько столетий позднее. Передача энергии здесь осуществляется от насоса к гидроцилиндрам, имеющим много общего с устройствами Ктесибия и Герона Александрийского. Думаю, вам известен принцип их действия: увеличивая давление жидкости в цилиндре, можно двигать в нем поршень. В таких подъемниках можно устанавливать и винтовые передачи. По сути, гидроцилиндры или винтовые передачи играют роль мышц в руке человека.

//-- Рис. 64. Современный подъемник-манипулятор и подмости Леонардо да Винчи --//
   Леонардо высказал сожаление, что он не додумался до такого решения, но Магик успокоил его, сказав, что без легких и прочных материалов такую конструкцию вряд ли можно воплотить в жизнь. Технологические возможности XV–XVI веков недостаточны для этого. Он попросил Леонардо показать сделанные им зарисовки или проекты грузоподъемных механизмов.
   – Для начала я хочу показать вам не весь кран в целом, а всего лишь одно устройство, придуманное мною (рис. 65). Оно интересно тем, что не только предохраняет груз от падения, но и одновременно позволяет передавать движение толчками, покачиванием рычага грузоподъемной лебедки, то есть более естественными движениями. Известные ранее механизмы не позволяли этого делать одновременно.
   Магик подтвердил важность изобретения Леонардо (речь шла о клиновом или храповом механизме свободного хода), обеспечивающего безопасность работы при вращении барабана лебедки, и решил показать для сравнения одно из известных устройств, о которых упоминал Леонардо, – грузоподъемное устройство Мариана Якоба (рис. 66).

//-- Рис. 65. Механизм свободного хода Леонардо да Винчи (кон. XV в.) --//

//-- Рис. 66. Грузоподъемное устройство Мариана Якоба – изобретателя, прозванного Сиенским Архимедом (30-е гг. XV в.) --//
После того как Магик убедился, что Диме понятен принцип действия представленных устройств, он предложил перейти к рассмотрению конструкции грузоподъемного крана. Леонардо отыскал рисунки с изображением грузоподъемных машин (рис. 67), которыми он давно уже не занимался:
– Когда впервые поднялись мы с нашим учителем Андреа Вероккио на недостроенный купол Флорентийского собора, все машины и приспособления для его строительства были в плачевном состоянии. Ветер и дождь за 25 лет сделали свое дело: многие деревянные конструкции прогнили, и использовать их было опасно. Поэтому пришлось ремонтировать их, а многие устройства создавать заново. Сейчас я не берусь вспомнить. Поскольку я всегда старался внести в любое известное исполнение новые решения, теперь уже трудно сказать, в какой мере конструкция кранов была изменена. Для сравнения рассмотрим конструкцию двух кранов. Большой кран с длинной консольной стрелой мы использовали для поднятия грузов на верхнюю строительную площадку, а небольшой, шатрового типа кран (рис. 68) сделали специально для монтажа фонаря, венчающего купол собора, – пояснял Леонардо.

//-- Рис. 67. Строительный башенный поворотный кран (XV в.) --//

//-- Рис. 68. Козловой монтажный кран (XV в.) --//
   Магик опять решил вмешаться:
   – Ваш большой кран, хотя изготовлен из дерева, очень похож на краны, созданные в наше время. Он также имеет и стрелу с перемещаемой грузовой кареткой, и опорно-поворотное устройство, и противовес с изменяемым вылетом стрелы. Правда, все механизмы приводятся вручную, а для облегчения труда использована лишь винтовая передача.
   Затем Магик показал два крана, конструкция которых была очень похожа на стреловой кран на рисунке Леонардо:
   – Такие краны появились в середине XVI века. На рисунке 69 достаточно отчетливо виден механизм подъема крана с зубчатой передачей. Консольная стрела крана шарнирно соединена с колонной, прикрепленной к полу и потолку сооружения. Стрела крана с винтовым механизмом управления ее наклоном (рис. 70) позволяет изменять вылет поднимаемого груза. Данная схема положена в основу многих шарнирных подъемных механизмов. Ее даже используют в приводе управления самолетом. – Но на схеме механизма XX века Магик решил не задерживать внимания, а перейти к другим машинам их великого собеседника.

//-- Рис. 69. Подъемный поворотный кран с грузовой тележкой, перемещаемой вдоль стрелы (XVI в.) --//

//-- Рис. 70. Винтовой механизм в грузоподъемном кране XVI в. и в современной системе управления самолетом --//
Леонардо на этот раз показал не просто эскиз, а тщательно проработанную конструкцию громадного экскаватора. К деревянному каркасу (рис. 71) шарнирно присоединены две поворотные консольные стрелы. Видимо, этот экскаватор предназначался для рытья канала. На дне канала были уложены деревянные балки, по которым можно тянуть экскаватор с помощью винтового механизма. Дима увидел и лебедку, с помощью которой поднимали ковши, но долго не мог понять, как же ковши загружаются. Тут на помощь пришел Магик и пояснил, что загрузка ковша осуществляется землекопами, а экскаватор только переносит ковшами землю из котлована в отвал. Леонардо дополнил пояснения Магика, сказав, что у него было разработано предложение по расчистке дна канала под водой. В этом случае ковш волокут по мягкому дну, пока он не наполнится илом. В данной конструкции это не предусмотрено, так как грунт здесь твердый, да и деревянные ящики-ковши могут быстро разломаться. Для сравнения с увиденным Магик показал один из самых больших экскаваторов, выпускаемых в XX веке, и пояснил его устройство:
– В этом экскаваторе ковш можно довольно далеко отвести от корпуса, а затем, подтягивая его, наполнить грунтом. Затем ковш поднимают, перемещают при повороте корпуса вместе со стрелой и разгружают, опрокидывая ковш при ослаблении тягового каната. Экскаватор может перемещаться самостоятельно, хотя и очень медленно, так называемым шагающим ходом. Экскаватор опирается на две ноги-лыжи. Гидроцилиндры слегка приподнимают край его корпуса и перемещают корпус на один шаг. Теперь, когда корпус опирается на грунт, лыжи делают второй шаг. Затем процесс повторяется.

//-- Рис. 71. Экскаваторы с подвеской ковша на канатах --//

//-- Рис. 72. Современный портальный кран грузоподъемностью до 60 т с шарнирно-сочлененной стрелой --//
   Леонардо только качал головой и, естественно, не мог представить возможным создание такого гиганта на основе имеющихся в его время материалов и технологий. Особенно его поразила конструкция стрелы, когда Магик сказал, что канаты здесь металлические. Такой канат не порвется, даже если на нем подвесить каркас экскаватора. Тем временем Магик продолжил:
   – Позвольте продолжить рассказ по истории развития техники для выполнения перегрузочных и других тяжелых работ.
   На экране появилось изображение большого перегрузочного крана (рис. 72). По размерам он не намного уступал шагающему экскаватору. На конце каната был подвешен ковш с двумя раскрывающимися и закрывающимися челюстями.
   – Такой ковш появился на рубеже XVI–XVII веков и предназначался для вычерпывания грунта с морского дна в порту. Но его стали активно применять для разгрузки барж с сыпучими материалами или зерном. Вместо ковша к основному канату можно подвешивать контейнеры с разнообразными грузами. Главное, для чего я показал этот кран, – его шарнирная стрела. Здесь нет каретки, перемещаемой вдоль стрелы, а вот конец стрелы движется по прямой линии. Таких кранов в портах всего мира тысячи. Многие из них имеют портал – подвижное основание в виде буквы П, и такие краны называют портальными. Под порталом могут проезжать железнодорожные вагоны или грузовые автомобили. Путь для портального крана прокладывают рядом с причалом, чтобы можно было перемещать грузы с сухопутного транспорта на водный и наоборот, – Магик, не дожидаясь вопросов, высветил на экране изображение следующей, весьма необычной для Леонардо машины (рис. 73).

//-- Рис. 73. Современная базовая машина и сменное навесное оборудование с гидроприводом --//
   – Так это снова механическая рука, а вокруг много разнообразных устройств: крюк и грейфер я еще узнаю, а вот назначение других устройств мне не совсем понятно.
   – Основная задача многих устройств – сделать работу на этой машине удобной, – пояснил Магик, но тут же сказал: – Посмотрите на кабину, в которой находится человек, управляющий работой навесного оборудования: она тоже находится на механической руке, и ее можно выдвигать и поднимать, чтобы легче было следить за процессом манипулирования и работой инструмента на конце рабочей руки.
   Леонардо с интересом слушал о том, как далеко человечество ушло в этой, казалось бы, простой области. Ему не терпелось поинтересоваться судьбой своих идей и решений и в других областях техники, но от обилия впечатлений он чувствовал себя неважно. Временами ему казалось, что это был сон, действительно, его голова склонилась к груди, и Леонардо задремал. Наши друзья осторожно вышли из мастерской и остановились в раздумье.
   – В какой век мы теперь отправимся? – поинтересовался Дима.
   На что Магик спокойно ответил:
   – На этот раз нам не потребуется волшебный шар, так как придется преодолеть всего лет сорок. Да и в пространстве нам не придется далеко перемещаться, так как мы должны посетить преемника Леонардо да Винчи на посту «королевского инженера и математика» Жака Бессона, но сейчас он занимает должность профессора математики в Орлеанском университете (во Франции).

В мастерской Жака Бессона

   Итак, мы оказались в 1569 году в мастерской знаменитого изобретателя обрабатывающих станков. Довольно просторное и светлое помещение заставлено различными моделями и оборудованием для обработки материалов. Здесь же были печатные приспособления. В углу комнаты примостился письменный стол, заваленный большими листами бумаги, а рядом стоял мольберт для рисования. А вот в самом центре красовался необычный станок, за которым работал скромно одетый, довольно пожилой мастер. Его бледное лицо было обрамлено небольшой седой бородой и усами. Время от времени мастер правой рукой тянул вниз шнур, перекинутый через блок наверху станины. Вдруг его взгляд остановился на странных существах, неожиданно появившихся в мастерской.
//-- Жак Бессон не только изобрел, но и детально проработал конструкции новых обрабатывающих станков --//
   Сказав друзьям, что перед ними знаменитый Жак Бессон, Магик обратился к Бессону и объяснил, кто они и зачем появились здесь. Знаменитый изобретатель сделал приглашающий жест, означавший, что их беседа уже началась:
   – Мое любимое детище сейчас перед вами – это токарно-винторезный станок (рис. 74). Посмотрите, здесь резец прикреплен к ползуну, который может перемещаться как горизонтально, так и вертикально. Причем горизонтально он перемещается с помощью ходового винта. Вращение заготовки и перемещение ползуна кинематически связаны, поэтому на заготовке резец оставляет след в виде винтовой линии – канавки. С помощью подвешенного груза обеспечивается давление резца на заготовку.

//-- Рис. 74. Токарно-винторезный станок, изобретенный Жаком Бессоном в 1560 г. --//
   – Выходит, что на данном станке установлен суппорт (устройство для крепления инструмента на станке) с возможностью перемещения резца в плоскости по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Будущим изобретателям остается добавить еще поворот резцедержателя. Многие наши исследователи спорят относительно авторства первого крестового суппорта, а здесь вопрос совершенно ясен – изобретатель двухкоординатного (крестового) суппорта Жак Бессон, – заметил Магик.
   Великий мастер был доволен, что о нем помнят спустя четыре с половиной века. Он подошел к другому станку того же размера, только с лучковым приводом (с ним наши друзья ознакомились в самом начале путешествия), и сказал:
   – Взгляните на этот замечательный станок (рис. 75), я очень люблю на нем работать. Это копировальный станок, он позволяет вытачивать различные узорчатые изделия.

//-- Рис. 75. Токарно-копировальный станок Жака Бессона для вытачивания фасонных предметов (1560 г.) --//
   Дима решил уточнить:
   – Выходит, что копировальный станок вы изобрели?
   Бессон укоризненно посмотрел на Диму:
   – В отличие от вашего глубокомыслящего коллеги, вы, молодой человек, пока не понимаете, что любое изобретение не создается на пустом месте и в отрыве от многих предшествующих решений. Не могу назвать автора, но знаю точно, что до меня уже был известен копировальный станок, я внес в конструкцию станка только некоторые изменения, которые существенно расширили его возможности. Раньше доска с фигурным пазом (ее называют копиром) была неподвижно прикреплена к станине. Мастер вставлял поводок резца в паз и перемещал его вдоль паза, а в это время резец копировал профиль паза на вращающейся заготовке. Получались красивые фигурные ножки для стола или стула, стойки для лестничных перил и другие изделия. Я сделал копир подвижным. При вращении заготовки вот эти два наклонных диска то поднимают его, то опускают. Соответственно поводок резца движется иначе, а на заготовке резец образует форму, получаемую в результате суммирования двух движений.
   Магик решил поправить изобретателя:
   – Позвольте, а мастерство токаря разве никак не влияет на сумму движений?
   Бессон понял, что перед ним действительно умнейшее существо, и сказал:
   – Вы правы, многое зависит от того, как ориентируется резец в пространстве руками человека, с какой силой он нажимает на резец и какую снимает стружку. При вертикальном движении копира резец может смещаться вдоль оси благодаря клиновому взаимодействию с пазом, а на заготовке получатся наклонные прорези.
   Магик подвел итог:
   – Выходит, что форма получаемой заготовки зависит в большей мере от искусства токаря, чем от копира, задающего траекторию. Хотите, я расскажу о дальнейшем пути вашего изобретения? – И не дожидаясь ответа, он спроецировал на стенку изображение небольшого станка XVII века, отдельных его частей и получаемые изделия (рис. 76).

//-- Рис. 76. Станок для фасонной обработки и образцы изделий (1792 г. --//
   Бессон обратил внимание, что на станке нет копира, хотя изделия имеют наклонные эллиптические прорези. Магик кивнул в знак согласия и указал на наклонный диск, установленный на станке и нарисованный отдельно.
   – Здесь диск выполняет несколько иную роль, чем в вашем станке, он задает заготовке возвратно-поступательное осевое движение. По сути – это торцовый кулачок, взаимодействующий с осевым толкателем. В данном случае если держать резец неподвижно, то на изделии получится наклонный эллиптический след. Остается установить копир, и можно более точно суммировать движения, – после этих слов изображение на стене исчезло, зато появилось другое, совсем не похожее на станок (рис. 77). Магик продолжал: – Здесь представлен механизм, позволяющий точно суммировать движения, задаваемые двумя толкателями с помощью кулачков криволинейного профиля. Посмотрите, получаемая в итоге траектория совсем не похожа на профили кулачков.
   Он взглянул на Бессона, как бы приглашая его высказаться по этому поводу. Как и подобает великому изобретателю, Бессон по достоинству оценил данное техническое решение:
   – Да здесь же получился профиль вазы! Если поместить заготовку на этот ползун и вращать ее, то можно легко получить изделие, соответствующее данному профилю! – восторженно заявил профессор Бессон.

//-- Рис. 77. Кулачковый копировально-суммирующий механизм (из книги X. М. Ланца и A.A. Бетанкура «Курс построения машин». С.-Петербург, 1808 г.) --//
   Он даже бросился к листу бумаги и хотел что-то зарисовать, но тут же сообразил, что не может опередить время, и очень обрадовался, когда Магик предложил перейти к другим его изобретениям.
   – Например, я могу рассказать о станке для шлифования камней, – предложил изобретатель.
   – По-моему, с ним мы уже ознакомились, в нем еще имеются нюрнбергские ножницы, – не очень уверенно высказался Дима и взглянул вопросительно на Магика.
   И тот, подтвердив, уточнил, что кроме шлифовального станка они уже видели кран с наклоняющейся стрелой.
   – Попрошу вас рассказать о лесопильных станках и как с их помощью бревно разрезать на доски, а ваш кулачковый молот я покажу своим коллегам при встрече с великим изобретателем молотов и станков XIX века Джеймсом Несмитом.
   Бессон с большой охотой начал свой рассказ:
   – Чтобы показать нашему молодому коллеге, как рождаются изобретения, я начну с рисунка Виллара де Гонекура, выполненного более трех веков назад (рис. 78). Здесь отчетливо видно, как водяное колесо вращает диск с шипами, сообщающий поступательное движение бревну. На общем валу установлены поводки, которые могут тянуть пильную ленту с зубьями вниз. Возвратное движение ленте сообщает упругий изогнутый деревянный стержень. Таким образом, поводки давят на коромысло и сообщают движение пиле вниз, возвратное движение вверх осуществляется благодаря распрямлению упругого стержня.

//-- Рис. 78. Механизмы привода ленточной пилы и подачи бревна (по рисунку Виллара де Гонекура, 1235 г.) --//

//-- Рис. 79. Лесопильная установка Жака Бессона с ручным качательным приводом (1560 г.) --//
   При разработке станка было бы проще скопировать данное решение, но мне нужен был станок с ручным приводом, поводковый механизм мне не нравится: вряд ли с его помощью можно сообщать большой ход пильной ленте. Вот я и решил, оставив принципиальную схему, заменить отдельные механизмы, а что из этого получилось, смотрите сами, – при этом Бессон показал гравюру, на которой человек-гигант руками раскачивал большой маятник, а ногой пытался повернуть колесо с торчащими штырями (рис. 79).
   – Все понятно – маятник сообщает движение ленте, а с помощью колеса передвигается бревно! – Воскликнул Дима. – Здесь я снова вижу нюрнбергские ножницы и винтовую передачу. Зачем же такие сложности?
   Бессон понял, что недооценивал сообразительность своего главного слушателя, и пояснил:
   – Маятник нужен, чтобы было легче пилить. Сначала его раскачивают как следует, без нагрузки, а затем бревно подводят к пилам. Накопленная энергия маятника способна преодолеть значительное сопротивление резанию. Другое дело, что раскачивание маятника вхолостую приходится повторять не раз, прежде чем удастся распилить бревно и изготовить из него доски. Передаточные механизмы, как и в станке для шлифования камней, здесь нужны для того, чтобы увеличить ход и скорость движения пилы. А вот для малой пилорамы я избрал другую схему (рис. 80), – Бессон показал другой рисунок, и Дима, который уже немножко научился у дедушки понимать простые чертежи и схемы, стал делать выводы:
   – Для сообщения возвратно-поступательного движения ленте здесь применен кривошипно-коромысловый механизм; рукоятку здесь можно вращать лишь в одну сторону; для накопления энергии и равномерности хода служит маховик. А бревно можно перемещать с помощью цепи, наматываемой на барабан (рис. 81).

//-- Рис. 80. Лесопильная установка Жака Бессона с ручным вращательным приводом (1560 г.) --//

//-- Рис. 81. Лесопильная установка с приводом от водяного колеса (по рисунку Якоба де Страда, 1580 г.) --//
   Бессон удивленно посмотрел на Диму и подумал, что если бы в его время юноши были настолько сообразительными, можно было бы достичь бóльших успехов. В это время Магик показал еще один рисунок и пояснил:
   – В вашем веке, уважаемый профессор, были и другие изобретатели, которые решали подобные проблемы. Здесь, например, показана пилорама, приводимая в движение с помощью водяного колеса, а для движения тележки с бревном использован храповой механизм – его мы видели еще у Леонардо да Винчи. Принципиальная схема лесопильного станка практически не изменилась до наших дней, а вот в способах обработки металлов произошли кардинальные перемены. Сейчас я покажу вам устройство станка с пильной лентой для распиливания металлической заготовки (рис. 82). Такие станки получили распространение в конце XX века.
   – Неужели научились и металл пилить? – удивился Бессон.
   Магик окончательно рассеял его сомнения:
   – Чтобы пилить металл, зубья должны быть прочными и твердыми, сама лента – упругой и тонкой, чтобы ее можно было изгибать. Причем чем тоньше лента, тем меньше расходуется энергии на резание и меньше металла идет в отход (перерабатывается в стружку). Обычно для зубьев ленты применяют специальную закалку, в процессе которой поверхностный слой еще и насыщают твердыми веществами.

//-- Рис. 82. Современный ленточнопильный станок непрерывного действия для стальных заготовок диаметром до 100 мм --//
   – Ты сказал, что ленту нужно изгибать, зачем это? Ведь в станках нашего уважаемого хозяина ленты всегда натянуты и прямые. – Дима цеплялся к каждому слову Магика, но у того всегда был готов ответ:
   – В технике существует тенденция замены реверсивного движения, при котором направление периодически изменяется на противоположное, на непрерывное. В этом случае не надо разгонять инструмент, затем снова его тормозить. Если ленту сделать замкнутой, то можно будет непрерывно тянуть ее, например, с помощью фрикционной передачи, как показано на рисунке, без изменения направления вращения.
   Специально для Бессона Магик пояснил, что лента приводится в движение не вручную и не с помощью водяного колеса, а электрическим двигателем, который будет изобретен спустя триста лет.
   Поскольку речь шла о современных станках, Магик решил показать еще два станка с дисковыми пилами, получившими распространение уже в конце XIX века.
   – Это станки-пилы (рис. 83, 84) для непрерывного распиливания металлических заготовок, хотя аналогичные пилы применяют и для дерева. Дисковую пилу можно представить как набор одинаковых резцов, движущихся по окружности. Зубья пилы могут быть вырезаны непосредственно на диске или изготовлены из особого твердого материала и закреплены по кромке диска (рис. 85). Кстати, дисковой пилой можно распиливать заготовку быстрее, чем ленточной пилой, но расход энергии здесь выше и отходов больше.

//-- Рис. 83. Дисковая пила для обрезки рельса в горячем состоянии на выходе из прокатного стана (2-я пол. XIX в.) --//

//-- Рис. 84. Первый отрезной станок Густава Вагнера (1894 г. --//

//-- Рис. 85. Современная конструкция пильного диска --//
Когда беседа закончилась, друзья, поблагодарив хозяина, отправились в путь. Дима, оглянувшись, заметил, что Жак Бессон направился к письменному столу.
– Он торопится завершить книгу, где обобщены труды его жизни, – пояснил Магик. – К сожалению, лишь через 9 лет после его смерти, в 1578 году, ее опубликует издатель по имени Франсуа Бероальд, которому было всего 20 лет. А вот для российского изобретателя такого издателя не нашлось. Итак, мы перенесемся в Россию. Приготовьтесь, Дима и Робик, уже идет XVIII век.

А. К. Нартов – русский ученый, механик и скульптор

   Навстречу шел высокий, довольно нескладный человек. У него были узкие плечи, широкие бедра и длинные ноги. При таком росте голова казалась небольшой, одутловатые щеки, вытаращенные глаза и маленькие усы усиливали впечатление необычности внешнего вида. Зато осанка, гордо поднятая голова, уверенная походка, крупные руки свидетельствовали о силе и властолюбии. Так держаться могут только короли.
//-- А. К. Нартов не только изобретатель, но и первый дизайнер обрабатывающих станков и инструмента --//
   – Да это же Петр Великий! Он-то нам и нужен, – воскликнул Магик.
   – Это что еще за гномы такие! Наверняка мне их прислали для Кунсткамеры, где хранятся в стеклянных колбах заспиртованные уроды и чудища, – Петр увидел наших героев, глаза его еще более стали выпуклыми, а торчащие усы задергались.
   Дима испугался перспективе быть заспиртованным и выставленным голым на всеобщее обозрение и отступил немного назад. Робик сохранял спокойствие – ему было непонятно, зачем нужно их заспиртовывать, ведь они не собирались портиться. Магик уверенно вышел вперед:
   – Мы не гномы или уроды какие-нибудь, мы посланцы из будущего, поэтому у нас такой непривычный вид, а вообще-то мы скромные путешественники, и нас интересуют только машины, созданные во время вашего правления.
   Петр покрутил головой, соображая, что с ними делать, затем отдал приказ:
   – Проводите их к Андрею Константиновичу Нартову пусть он покажет им свои замечательные станки. (Один из станков изображен на рисунке 86.) Да, кстати, он изготовил 12 замечательных станков для вытачивания искусных украшений и вырезания всяких замысловатых штуковин, но он еще молод, и у него все впереди. Он умеет работать и с удовольствием учит других, в том числе и меня, причем он уже успел поучиться в Германии, Франции и Англии. А короля Фридриха Нартов обучил токарному делу, и тот до сих пор с увлечением работает на подаренном мною станке, да я и сам не прочь поразвлечься и, как только государственные дела позволяют, становлюсь к станку. Впрочем, подробности Нартов расскажет сам. Да, и еще, раз уж вы из будущего, передайте всем, что Нартов – великолепный изобретатель, благодаря его усовершенствованным пушкам я выигрываю битвы с врагами. Высоко оценивая его заслуги, я подготовил проект создания Академии разных художеств, а руководить ею поручу Нартову. Пусть и другие талантливые дети, так же как и он, преуспеют в живописи, токарном и литейном делах и других ремеслах!

//-- Рис. 86. Художественно-конструкторское решение обрабатывающего станка А. К. Нартова --//
   Какой-то царедворец, предложив следовать за ним, проводил наших друзей к Нартову. Дима думал, что они застанут мастера стоящим за станком, но увидел его сидящим за столом и что-то сосредоточенно писавшим. Магик довольно громко поприветствовал Нартова и объяснил цель их появления, но тот, извинившись, сказал, что очень занят:
   – По распоряжению его императорского величества я должен в кратчайший срок доработать устав Академии разных художеств. Петр Алексеевич, прочитав предложенный мной вариант, дал свое представление об Академии, и теперь я стараюсь учесть все его замечания. Знаете что, давайте встретимся лет через двадцать – тридцать. У меня так много задумок, и тогда я смогу познакомить вас с уже осуществленными проектами.
   После этих слов Нартов углубился в свое занятие. Однако Магика это ничуть не смутило:
   – Не огорчайся, Дима, я и рассчитывал встретиться с Нартовым в конце его жизни, просто мне захотелось познакомить тебя с Петром Великим. Для нас каких-нибудь 30 лет пролетят мгновенно, а для Нартова эта часть жизни будет самой плодотворной. Правда, после смерти Петра задуманная им Академия разных художеств так и не была создана, а сам мастер подвергался нападкам и притеснениям со стороны руководства Императорской Академии наук. Вот уже и заканчивается 1855 год, и сейчас мы окажемся в доме Нартова.
   Наши друзья вошли в довольно просторный двухэтажный дом и поднялись на второй этаж. Их обогнал истопник с охапкой поленьев. Было раннее утро, и, видимо, в это время как раз топили печи. Когда они вошли в кабинет хозяина, то увидели его опять за письменным столом. Всюду – на столе и на полу – были разложены листы бумаги с рисунками и написанным каллиграфическим почерком текстом. Андрей Константинович был уже немолод. Несмотря на это, он окинул вошедших героев внимательным взглядом, возможно вспомнив их встречу. Он ничуть не удивился и довольно бодро отреагировал на приветствие друзей:
   – Хорошо, что вы меня застали в живых, я как раз подвожу итоги своей работы и заканчиваю книгу «Ясное зрелище машин». А вот и титульный лист (рис. 87), он как раз в двух экземплярах. Один из них я вам подарю, можно будет взять и несколько рисунков. Другой экземпляр книги я собираюсь подарить ее императорскому величеству Елизавете Петровне. Думаю, что потом книга будет размножена и вы сможете более подробно с ней познакомиться.

//-- Рис. 87. Титульный лист рукописи книги А. К. Нартова --//
   Магик шепнул Диме, что эта замечательная книга за 250 прошедших лет так и не была опубликована, и ее единственный экземпляр хранится в публичной библиотеке им. M. E. Салтыкова-Щедрина в Санкт-Петербурге. Магик поблагодарил хозяина за радушный прием и попросил познакомить их с главными изобретениями в его жизни. Глаза Нартова засветились какой-то особой внутренней энергией:
   – Главное, ради чего стоило жить, – это мой станок для обтачивания цапфы (цилиндрического выступа) орудийных стволов (рис. 88).
   Дима не понял, о чем идет речь:
   – Вы имеете в виду сверление и растачивание дульных отверстий?
   – Это делали успешно и раньше. А цапфа необходима для шарнирного соединения ствола с лафетом (станина, на которой закрепляется орудие) и до недавнего времени обтачивалась вручную по шаблону напильником.
   Дима опять перебил:
   – А для чего шарнирно присоединять ствол к лафету? Его же можно просто прикрепить, и не нужно обрабатывать какие-то цапфы.
   Нартов с большим знанием артиллерийского дела стал объяснять:
   – Чтобы точно попасть в цель, ствол нужно поворачивать относительно лафета в вертикальной плоскости, направляя его под тем или иным углом к горизонту. Если цапфа выполнена неточно, то расположить ствол под нужным углом наклона сложно, что дурно влияет на меткость стрельбы. Вот мы и создали станок с вращающейся резцовой обточной головкой, к которой подводится ствол с отлитыми на нем выступами – будущими цапфами.

//-- Рис. 88. Станок А. К. Нартова для обтачивания опорных цапф орудийных стволов (1-я пол. XVIII в.) --//
   – Хорошо бы обрабатывать цапфы с одного установа (без перестановки заготовки), – заметил Магик, – тогда точность обработки была бы еще выше, но для этого потребовалась бы иная схема станка. Кстати, ее придумают и осуществят в 1824 году здесь же, в Петербургском арсенале – военном учреждении для хранения вооружения, производства работ по сборке и ремонту. В том станке две кинематически соединенные резцовые головки подводятся к цапфам ствола с противоположных сторон.
   Нартов не расслышал или не понял замечание Магика и подытожил:
   – Благодаря этому станку наши пушки по меткости стрельбы превосходят любые неприятельские пушки!
   – И будут превосходить их еще лет сто, – подтвердил Магик.
   Нартов отложил в сторону эскиз станка, о котором шла речь, взял в руки изрядно потрепанную книгу, лежавшую на столе, и сказал:
   – Раз уж вы интересуетесь историей техники, я хочу вам показать очень интересную книгу, из которой я почерпнул много идей при создании своих станков. Ее написал французский ученый Шарль Плюмье. Эта книга понравилась Петру Алексеевичу, когда он был в Голландии. В 1716 году государь велел перевести ее на русский язык, и благодаря этому я сумел познать таинства токарного искусства, которых господин Плюмье был великим знатоком.
   После этой фразы Магик поучительно сказал Диме:
   – Вот видишь, Дима, изобретения не рождаются на голом месте. Одного таланта здесь недостаточно, нужно еще и многому учиться и стремиться узнавать как можно подробнее о том, что сделано до тебя.
   Нартов одобрительно кивнул и перешел к рассказу о своих станках:
   – Тот станок, что вы только что видели, я не собираюсь включать в свою книгу, так как мне принадлежит только идея, а не воплощение ее в жизнь. Кроме того, я решил сосредоточиться только на художественном искусстве токарного дела. Этому и подчинен набор подготовленных иллюстраций. До всех остальных моих разработок (а их было немало, особенно в артиллерийском деле) вряд ли дойдут руки, да и сил, похоже, не хватит. Конечно, я не смогу вас познакомить со всей книгой, в ней ведь не меньше восьмидесяти больших листов рисунков. Остановлюсь только на отдельных примерах.
   Нартов стал рыться в разбросанных на столе бумагах, но тут Магик пришел ему на помощь:
   – Я хочу облегчить вашу задачу. У вас в книге содержатся только внешние виды и конструкции. В середине XX века российские ученые, изучавшие ваше наследие, изобразили принципиальные схемы, по которым легче понять главную суть устройства.
   Используя свой проектор, Магик спроецировал на стену несколько таких схем. Великого мастера конечно же удивили столь необычные возможности техники будущего, но, видимо, ему было не до эмоций, и он тут же перешел к делу:
   – Как показано здесь, в моих станках два основных звена – копир и заготовка – установлены на одном вращающемся валу, а копировальный палец (штифт) и резец соединены между собой механическими передачами (рис. 89, 90). Вот и получается, что движение копировального пальца по копиру воспроизводится резцом на заготовке.

//-- Рис. 89. Схема передачи поперечного движения от цилиндра копира заготовке в токарно-копировальном станке А. К. Нартова --//

//-- Рис. 90. Схема передачи продольного движения от копирующего суппорта резцовому суппорту в токарно-копировальном станке А. К. Нартова --//

//-- Рис. 91. Схема станка для копирования рельефного рисунка на цилиндрической заготовке --//
   – Так можно получить лишь рисунок без углублений и выступов, а вот на станке Жака Бессона резец входит в тело заготовки в большей или меньшей степени в зависимости от формы копира и прикладываемой к резцу силы, – вставил реплику Дима.
   – Дело в том, что мои станки позволяют получить точную копию копира почти без участия токаря. Главное – наладить станок и привести в движение его звенья. Принцип получения рельефных рисунков показан на этой простейшей схеме (рис. 91): общий вращающийся вал копира и заготовки перемещается под действием копирующего толкателя. При вращении шпинделя копир скользит по копировальной линейке и заставляет качаться раму. В результате заготовка движется относительно резца, который образует на ней винтовые прорези.
   Далее Нартов предложил ознакомиться с двумя копировальными станками (рис. 92, 93): на одном, используя плоский кулачок, можно получать объемную форму изделия с винтовыми прорезями, а на другом можно копировать медали – барельефы (выпуклое изображение, выступающее над плоскостью не более чем на половину своего объема).
   Дима внимательно всматривался в рисунки, они стали понятными после того, как Магик с помощью проектора нанес поясняющие надписи.
//-- Нартов – создатель токарно-копировального станка с универсальными возможностями (рис. 94) --//

//-- Рис. 92. Копировальный станок (из рукописи книги А. К. Нартова «Театрумъ махинарумъ, то есть Ясное зрелище махинъ»,1755 г.) --//

//-- Рис. 93. Станок А. К. Нартова для копирования барельефов (вид сверху) --//

//-- Рис. 94. Токарно-копировальный станок А. К. Нартова с универсальными возможностями --//
   Магик неожиданно спросил Нартова, знаком ли он с тем, какие станки делают в других странах, на что тот с грустью ответил:
   – К сожалению, последнюю поездку за рубеж я предпринял по велению Петра Алексеевича, и больше у меня не было возможности изучать опыт иностранных мастеров.
   – Вы ни в коей мере не отстали от своих зарубежных коллег, – успокоил его Магик и предложил посмотреть изображение станка (рис. 95). – Обратите внимание на набор плоских кулачков для поперечных смещений и торцовый кулачок для осевых смещений заготовки. Поперечное движение резца согласовано с вращением заготовки. На этом станке, последовательно копируя профили кулачков и суммируя все получаемые движения, можно вырезать на заготовке достаточно сложный узор и даже изготовить барельеф головы известного человека. Токарю нужно только настраивать станок для каждой операции, а сама операция осуществляется независимо от него.

//-- Рис. 95. Токарно-копировальный станок (из «Энциклопедии» Дидро и Д'Аламбера 1751–1772 гг.) --//

//-- Рис. 96. Станок с пильным инструментом, созданный А. К. Нартовым, предназначен для прорезания (строгания) профильных продольных канавок --//
   – Да он же почти не отличается от станка, который я только что показывал, – удивился Нартов.
   – Потомки с интересом изучают ваше творчество, а многие ваши станки хранятся не только в Эрмитаже, но и в других музеях мира, – заметил Магик и попросил продолжить беседу и представить другие конструкции.
   Нартов задумался и показал еще один станок (рис. 96):
   – Здесь я постарался механизировать некоторые операции.
   Вместо слесаря, который орудует пилой или напильником, можно теперь прорезать паз внутри заготовки, вращая рукоятку пилы с помощью кривошипно-ползунного механизма. Дима, вспомнив предыдущую встречу, заметил:
   – Такое техническое решение мы уже видели в пилораме Жака Бессона, с помощью которой можно распиливать большие бревна, а не выпиливать пазы в маленькой коробочке.
   Магик не согласился с Димой:
   – Нельзя судить о важности изобретения только по размерам обрабатываемых предметов. И хотя кривошипно-ползунный механизм применяется во многих устройствах, увязать его с другими частями новой машины, выбрать параметры и приладить вспомогательные элементы – это не простая задача. Тем более что этот станок – самый первый в мире протяжной станок, точнее, его прообраз.
   Нартов одобрительно кивал головой: ему казалось, что этот маленький робот читает его мысли, а последние слова о протяжном станке особенно обрадовали изобретателя.
   Дима удивился:
   – Впервые слышу такое название. И что же такое он тянет или протягивает?

//-- Рис. 97. Принципиальные схемы современных процессов протягивания --//
   Магик спроецировал на экран схемы протягивания (рис. 97):
   – Протягивание – один из самых производительных и точных методов обработки материалов. Протяжка имеет выступающие друг над другом лезвия, которые последовательно снимают тонкие стружки, хотя инструмент нашего уважаемого изобретателя имеет одинаковые, не выступающие друг над другом лезвия.
   Дима проявил свою осведомленность:
   – А как же быть со строгальным станком? Разве у него иной принцип действия?
   – Пожалуй, ты прав – здесь тоже строгание, но в строгальных станках используют инструмент с одним лезвием, поэтому они не отличаются высокой производительностью. Кстати, строгальный станок уже существует, и первым его создал мастер паровых машин француз Никола Фок в 1751 году, – Магик снова порадовался тому, что у него такой проницательный друг, и, уже обращаясь к Нартову, сказал: – Еще попрошу вас показать моему другу винтовой пресс.

//-- Рис. 98. Винтовой пресс (из рукописи А. К. Нартова «Театрумъ махинарумъ, то есть Ясное зрелище махинъ», 1755 г.) --//
   – Хотя в конструкцию пресса (рис. 98) я не внес почти ничего нового, – скромно ответил Нартов, – интересен он тем, что создан по поручению императрицы Анны Иоанновны для чеканки монет и медалей в специально организованной мастерской. Дима, увидев винтовой пресс, удивился: рукоятки пресса были слишком длинными, с набалдашниками на концах.
   – Чем длиннее рукоятка, тем легче вращать винт, а что касается грузов на концах, то их роль – накапливать энергию в процессе разгона, а вот когда верхняя часть штампа коснется заготовки, вся эта энергия будет затрачена на деформирование заготовки. У Жака Бессона для этой цели использован маятник, а в дальнейшем стали применять маховик, – добавил Магик.
   Нартов был рад интересу, проявленному к его прессу, и заявил, что такими прессами оборудованы монетные дворы России и, более того, они есть даже на оружейных заводах, хотя там они выполняют более скромную роль по сравнению с тяжелыми молотами, применяемыми для ковки больших деталей. А еще он показал медаль, на которой рядом с императрицей красовался винтовой пресс (рис. 99).

//-- Рис. 99. Медаль с изображением императрицы Анны Иоанновны рядом с вырубным прессом (выпущена в честь успехов монетного дела в 1731 г.) --//
– Для получения рельефного рисунка на таких медалях и монетах мы сначала изготовляли специальные детали штампа с гравировкой зеркального рисунка, затем закладывали в них листовую заготовку, а потом ее сдавливали с помощью пресса.
– Во что превратится нынешний пресс через пару веков, Дима уже знает по своему первому путешествию в царство машин. А вот во что превратятся слесарные ножницы, изображение которых имеется в вашей рукописи (рис. 100), я все же продемонстрирую. – Магик высветил на экране изображение гигантских ножниц для резки листового металла и стальных стержней (рис. 101). – Они отличаются только мощным приводом, так как сжать такие лезвия руками не удастся.

//-- Рис. 100. Слесарные ножницы для резки листового металла (из рукописи А. К. Нартова «Театрумъ махинарумъ, то есть Ясное зрелище махинъ», 1755 г.) --//

//-- Рис. 101. Стационарные ножницы с поворотным движением режущих кромок (1980-е гг.) для резки стальных стержней диаметром до 80 мм --//
   – Так что же, ручных ножниц не будет? – удивился Нартов, но Магик его успокоил:
   – Конечно, будут, и изменятся они мало. А вообще-то тема ножниц (для листового металла) настолько обширна, что нам на данном этапе ее не осилить.
   Нартов вспомнил про неотложные дела, да и нашим друзьям пора было двигаться дальше. Когда они вышли на улицу, Дима стал укорять Магика:
   – Что-то мы изучаем станки да станки, нельзя ли как-то разнообразить наше путешествие?
   – Станки и инструменты занимают в технике первостепенное место: без них не создать машины, и нам предстоит узнать немало интересного в этой области. Но раз уж мы оказались в России в XVIII веке, то будет очень кстати встретиться с двумя интересными людьми: один из них великий ученый, а другой – изобретатель-самоучка. От следующей встречи нас отделяет всего несколько минут, а состоится она в этом же городе.

М. В. Ломоносов

   Как только наши друзья вошли в комнату, им навстречу поднялся громадный человек. На голове у него был пышный парик, лицо было круглое, а выразительные глаза и большой лоб выдавали незаурядный ум. Диме показалось, что человек раздражен или чем-то недоволен. Но как только он заговорил, Дима сразу почувствовал в нем доброту, которая обычно бывает у очень сильных и умных людей.
   – Что за славные ребята меня посетили? Один-то, понятно, молодой человек, хотя и одет как-то по-чудному. А кто вы, загадочные существа? – спросил Михаил Васильевич Ломоносов – это был, конечно, он.
   Магик вышел вперед и представился:
   – Мы путешествуем во времени, хотя ожидаем услышать от вас, что это невозможно, но просим не отказать нам в беседе. В России высоко оценивают ваши заслуги в науке, но мы хотели бы познакомиться с вашими изобретениями.
   – Вы, наверное, хотите узнать подробности об изобретении цветного стекла и посмотреть мою мозаичную картину «Петр Великий в битве под Полтавой»?

//-- Рис. 102. Опытная установка для изучения подъемной силы аэродромической машины М. В.Ломоносова – прообраза вертолета с двумя соосными несущими винтами (1754 г.) --//
   Магик возразил:
   – Об этом говорится во многих учебниках, нам же хотелось узнать о менее известных вещах, например о вертолете, его еще называют геликоптером.
   – Если вы имеете в виду аэродромическую машину, то я только что бросил ею заниматься, – Ломоносов указал на подвешенную к потолку коробку с двумя крыльчатками (рис. 102). – Описание этой машины можно найти в книге «Размышления об упругой силе воздуха», хотя перспектив ее использования я не вижу. Мне хотелось создать устройство, способное поднимать небольшой термометр в верхние слои атмосферы для измерения температуры, но успеха я не достиг.
//-- М. В. Ломоносов не только великий ученый, но и создатель модели первого в мире вертолета с двумя соосными винтами --//
   Дима и Робик с интересом рассматривали устройство, а Робик даже попытался открыть коробку и покрутить находящиеся там зубчатые колесики. Магик как будто не расслышал последних слов Ломоносова и продолжал задавать вопросы:
   – Если устройство предназначено для полета, зачем же вы его подвесили?
   – Видите ли, сначала я решил убедиться в его способности подниматься вверх и использовал пружинный привод от часов, чтобы вращать крыльчатки. Привод для такого устройства очень слабый, поэтому я его немного разгрузил, подвесив с другой стороны шнура чашку с гирьками. Вот если бы привод был более мощным и легким, тогда другое дело. К сожалению, совместить это в одном устройстве вряд ли удастся, – с грустью констатировал Ломоносов.
   – Представьте себе, что спустя два века люди создадут вертолет, способный поднимать в воздух тяжелые грузы. Одной из схем создания вертолетов является ваша схема. Но вот, знаете, все считают, что первый вертолет изобрел Леонардо да Винчи, – разгорячился Магик, забыв, что сам является машиной, не способной проявлять эмоций.
   – Леонардо да Винчи? Я слышал о нем – это великий живописец, но при чем тут изобретение вертолета? – спросил Ломоносов.
   – Конечно, вы не могли знать о его записях, в которых приведена масса интересных инженерных решений. Скорее всего, эти записи Леонардо не собирался публиковать, а просто зарисовывал все, что видел или придумывал, поэтому они долго пролежали затерянными среди других бумаг. Сейчас я покажу вам рисунок, на котором изображен вертолет Леонардо (рис. 103). – Магик на мгновение задумался и, порывшись в своей электронной памяти, с помощью проектора высветил на белой стене небрежно выполненный рисунок: – Этот винт вворачивается в воздух. Вращать его, видимо, должны были люди, стоящие на раме вертолета и таким образом поднимающие сами себя.

//-- Рис. 103. Проект одновинтового вертолета Леонардо да Винчи (1489 г.) --//
   Ломоносов довольно быстро оценил представленное решение и отметил:
   – С помощью винта можно поднимать груз, пока рама опирается на землю. Но оторваться от земли таким образом невозможно. Кстати, вы наверняка поняли, что крыльчатки – это многолопастные винты. В заключение хочу все же отметить, что в изобретательстве один делает маленький шажок, другой – большой шаг. В данном случае главное состоит в том, что Леонардо предложил использовать винт для создания подъемной силы, что имеет особое значение, но это еще далеко до завершенного решения.
   Магик был рад, что сам Ломоносов объяснил им, в чем ошибка и в чем заслуга Леонардо.
   – А вот пренебрежительное отношение к собственному изобретению привело к тому, что многие до сих пор считают изобретателями двух иностранцев (рис. 104), которые через тридцать лет после вашего предложения эффектно продемонстрировали перед членами Французской академии свою модель летающего аппарата с двумя соосными винтами. Но эта модель ничем не лучше вашей, можете сами убедиться, – и Магик спроецировал на стену изображение игрушки с двумя пропеллерами, соединенными закрученной пружиной. Прошло еще несколько секунд, и на экране появился настоящий вертолет с двумя соосными винтами (рис. 105).

//-- Рис. 104. Модель винтового несущего устройства вертолета французов Б. Лануа и Ж. Бьюнвеню (1784 г.) --//

//-- Рис. 105. Вертолет с несущими соосными винтами (XX в.) --//
   Ломоносов порывался что-то сказать, но потом от отчаяния просто махнул рукой.
   Друзья поблагодарили хозяина за гостеприимство и вышли из комнаты, оставив в задумчивости великого ученого. Дима радостно заявил, что теперь-то Ломоносов доведет дело до конца и придумает настоящий вертолет. Магик отрицательно покачал головой:
   – Я уже стер из его памяти наше посещение, и его жизнь будет идти (точнее, уже прошла) своим чередом.

Российский мастер «золотые руки» И. П. Кулибин и его творения

   Магик уверенно вел друзей по залу Зимнего дворца. Подойдя к позолоченным дверям, украшенным замысловатыми узорами, он попросил Робика распахнуть их, так как сам не способен был выполнить даже легкую физическую работу. В просторной комнате у окна они увидели пожилую женщину, сидящую в роскошном кресле. Ее веки были закрыты, на бледном лице местами проступал болезненный румянец, одна рука покоилась на подлокотнике, а вторая была безвольно опущена.
   – Это Екатерина II, или российская императрица Екатерина Великая, – прошептал Магик.
   – Что-то уж много великих на нашем пути, вот Петр I – он, понятно, громадный и сильный, а почему слабую женщину ты называешь великой? – удивился Дима.
   – Их прозвали великими не за их рост, а за те важные дела, которые они совершили. Будучи царями, они старались, как могли, превратить отсталую Россию с неграмотным народом в передовое государство. Они приглашали на работу крупных ученых из европейских стран, развивали промышленность, ремесла, науку и культуру. Тому, что в наших музеях (например, в этом же здании) находится столько замечательных картин, мы во многом обязаны Екатерине П.
   Разговор Димы и Магика разбудил императрицу. Она открыла глаза, увидела наших героев и удивилась:
   – Что за чудесные создания! Да это же механические человечки! Наверняка это дело рук Кулибина – он ведь мастер творить всякие остроумные штуковины.
   – Мы с Робиком действительно искусственные устройства, – вступил в разговор Магик, – а вот Дима – настоящий человек, хотя и очень молодой. Ради него мы оказались в прошлом, чтобы познакомиться с великими мастерами и изобретателями. Кстати, вы первый человек из прошлого, который почти не удивился, увидев нас. В чем тут дело?
   – Все очень просто. Тут как-то граф Нарышкин привез из-за границы железного человека, который мог играть в карты, передвигать шашки и даже считать деньги. Да вот неудача – перед самым балом он сломался, и починить его смог только Кулибин. Я и подумала, что Иван Петрович решил в очередной раз меня порадовать. Лет двадцать пять назад он изготовил и подарил мне интереснейшие часы в виде золотого яйца: каждый час в них открывались дверцы и разыгрывалось настоящее представление. Уж если он смог сделать маленьких воинов, охраняющих Гроб Господень, ему ничего не стоит сделать таких человечков, как вы, – объяснила Екатерина II.
   – Не хочу с вами спорить, но думаю, мы отличаемся: в нас заложен искусственный мозг, о возможности создания которого Кулибин не мог предполагать. Для нас важно, как давно люди научились создавать простейшие автоматические устройства, похожие на людей или зверей. У Герона Александрийского мы видели подвижных птиц, а у Леонардо да Винчи – бегущего по лужайке искусственного льва, – стал рассказывать Магик, но вдруг взгляд императрицы потускнел, и она довольно резко потребовала позвать Кулибина:
   – Я себя так плохо чувствую, а он до сих пор не смастерил для меня подъемное кресло, чтобы можно было, не вставая, подняться на второй этаж и оказаться в зимнем саду.
   Спустя некоторое время в комнате появился мужчина лет шестидесяти. Он слегка сутулился, но в его осанке и движениях проявлялась колоссальная внутренняя энергия. Умные глаза и окладистая борода дополняли типичный облик мудрого старца. В глаза бросалась большая красивая медаль на его груди. Медаль была приколота к ленте, подвешенной на шее. Дима различил на медали барельеф, очень похожий на присутствующую здесь императрицу. Еще он понял, что это и есть Кулибин, который сразу же приступил к изложению сути дела:
   – Ваше величество, мне передали беспокойство по поводу подъемных кресел. Осмелюсь доложить, что работа идет полным ходом, я уже составил подробный проект и смету расходов.
   – При чем тут смета, ты же знаешь, как я тебе доверяю: расходуй столько денег, сколько потребуется, только сделай кресла поскорее! – перебила его Екатерина II, а затем продолжила более спокойно: – Теперь, Иван Петрович, взгляни на этого симпатичного молодого человека. Он специально прибыл из будущего, чтобы познакомиться с твоими изобретениями. А еще посмотри на его помощников. Это не чета тому железному человеку, что ты починил. По сравнению с ним они могут не только размахивать руками, но еще и думают, и очень складно говорят. Прежде всего, покажи им свой новый проект и расскажи о других хитроумных устройствах.
   После этого наши друзья отправились уже вчетвером в кабинет легендарного изобретателя.
   Как и велела Екатерина II, Кулибин развернул перед ними несколько чертежей, испещренных на полях неразборчивыми надписями и расчетами, и хотел уже приступить к пояснениям, но его остановил Магик:
   – Чтобы сделать пояснения понятными для Димы, с вашего позволения я временно уберу надписи и помарки на чертежах.

//-- Рис. 106. Подъемное кресло-лифт И. П. Кулибина (1795 г.). Сконструировано специально для Екатерины II --//

//-- Рис. 107. Роликовая винтовая передача для подъемного кресла-лифта И. П. Кулибина --//
   Перед Димой появились аккуратно выполненные чертежи подъемного кресла с механизмом передачи (рис. 106, 107), и Кулибин стал, наконец, рассказывать:
   – Кабина, в которую закатывается кресло с императрицей, перемещается с помощью двух винтовых механизмов.
   Гайка выполнена в виде кольца с роликами (установленными на консольных осях в кольце), через которые она взаимодействует с витками винта. Гайка установлена в корпусе на роликовом подшипнике.
   Дима тут же спросил:
   – А что здесь вращается и каким образом все приводится в движение?
   Кулибин с уважением посмотрел на Диму и продолжил:
   – Два вертикальных неподвижных винта установлены подобно колоннам. На них накручиваются гайки, шарнирно связанные с кабиной. Гайки перемещаются вдоль оси винтов и тянут за собой кабину. От одного приводного вала, вращаемого человеком, через зубчатые передачи движение синхронно передается гайкам.
   Дима решил уточнить:
   – Таких гаек, как у вас, я не видел в нашем первом путешествии. Почему эти гайки без резьбы?
   Кулибин обрадовался вопросу и пояснил, что гайка имеет не резьбу, а ролики, которые катятся по виткам винта и поднимаются вверх, увлекая за собой корпус (водило) гайки и всю кабину. Это нужно для того, чтобы сделать вращение легким, уменьшив силу трения благодаря замене трения скольжения на трение качения.
   В разговор вступил Магик:
   – Это действительно интересное решение, и в будущем оно найдет применение во многих устройствах. А теперь, Иван Петрович, расскажите еще и о других ваших работах и планах.
   Кулибин оживился и стал перечислять:
   – Мной разработан проект и создана модель однопролетного деревянного арочного моста через Неву. Расчеты моста проверял академик Леонард Эйлер. В Европе делали такие мосты, но с пролетом не более 50 метров, а у меня мост имеет пролет 300 метров, и под ним свободно могут проходить корабли. Он еще не построен, но я надеюсь походить по нему…
   Магик покачал головой:
   – Вы правы, это действительно грандиозное сооружение, и многие ученые высоко оценили этот проект. Более того, Эйлер, вдохновленный этим проектом, выполнил гениальную научную работу по устойчивости элементов подобных конструкций.
   Затем Магик тихонько сказал Диме, чтобы Кулибин не слышал:
   – Мост этот, к сожалению, не будет построен, и только в 2004 году через Неву соорудят подвесной однопролетный мост, под которым смогут проходить даже морские суда, а до тех пор все мосты там будут разводными. Кстати, в разработку конструкции разводных мостов Кулибин также внес определенный вклад.
   Тем временем Кулибин с энтузиазмом продолжил:
   – А еще из моих разработок мне нравится самобеглая коляска.
   Тут Магик очень быстро отреагировал:
   – О вашей коляске многие слышали. Только непонятно, почему вы используете мускульную силу человека, а не лошади, а ведь лошадь раз в десять сильнее.
   Кулибин хотел возразить, но Магика уже трудно было остановить:
   – Вообще-то это не первая попытка использовать человека для того, чтобы крутить колеса транспортной тележки. Мне очень хочется показать картину Альбрехта Дюрера, выполненную в XVI веке.

//-- Рис. 108. Карета с колесами, приводимыми во вращение мускульной силой человека (по картине немецкого художника Альбрехта Дюрера, нач. XVI в.) --//
   Магик, используя свой проектор, высветил на экране роскошную повозку с массой украшений, но главным в ней был человек, вращающий приводное колесо, от которого, видимо, через зубчатые механизмы движение передавалось колесам повозки (рис. 108). Кулибин удивился, но заметил, что в его коляске человек нажимает на педали, совершая естественные движения, поэтому ему пришлось применить рычажный механизм.
   – Кроме того, я разработал систему тормозов, которая не позволяет коляске самопроизвольно скатываться под гору, но допускает движение по инерции, если человек переставал нажимать на педали.
   – Наверное, такие же, как у меня на велосипеде, – обрадовался Дима.
   Кулибин не среагировал на замечание Димы и продолжал:
   – Такие же средства безопасности я предусмотрел в подъемных креслах на случай, если оборвется цепь с противовесами. – Затем он вспомнил первое замечание Магика и сказал: – Конечно, я понимаю, что на коляску или водоход (самодвижущееся судно) лучше всего установить паровой двигатель, но пока мне это не удалось – уж очень он громоздкий. А еще я мечтаю создать вечный двигатель, и работы по нему продвигаются. Я уже беседовал по этому поводу с Эйлером, но пока не сумел его заинтересовать.
   Магик не замедлил прокомментировать сказанное: – Вам наверняка не известно, что создать вечный двигатель невозможно. Великий Леонардо да Винчи также считал это нереальным.

//-- Рис. 109. Судно, способное плыть против течения благодаря преобразованию энергии потока воды (по проекту Шаля и Гравиля, 1708 г.) --//
Кулибин задумался и промолчал, а Магик продолжил: – Что же касается парового двигателя, то его уже установил на повозке француз Никола Жозеф Кюньо в 1769 году Что из этого получилось, мы узнаем, вернувшись во времени на два десятилетия назад, а пока продолжим разговор о самодвижущемся судне. Предлагаю посмотреть проект, выполненный в начале XVIII века (рис. 109). Здесь, так же как и на вашем судне, течение реки приводит в движение водяные колеса, которые вращают барабан. На барабан наматывается канат, один конец которого закреплен на берегу, впереди по ходу судна. Получается, что судно само подтягивает себя. Но в настоящий период времени, когда полным ходом идет развитие паровых машин, создавать такой примитивный корабль неразумно, – Магик непрерывно давал пояснения и проецировал на стену все новые иллюстрации (рис. 110). Чувствовалось, что его уже не остановить. – Даже тогда, когда паровые машины были громоздкими и «привязаны» к шахтам по добыче каменного угля, в мыслях изобретателей уже появлялись идеи создания парохода, – Магик при этом показал рисунок из патента Джонатана Халса, выполненный 60 лет назад. При этом на экране появился настоящий пароход и схематичное устройство привода гребных колес. – Пройдет всего несколько лет, и изобретатель Роберт Фултон создаст первый пароход, который несколько лет будет успешно курсировать из Нью-Йорка в Олбани (а это 150 миль) и перевозить пассажиров (78 человек за один рейс). Так что получается, занимаясь такими проектами, вы безнадежно отстаете от других изобретателей.

//-- Рис. 110. Первые пароходы. Проекты и реально осуществленные решения --//
   Судя по всему, Кулибину не понравилось то, что подвергают сомнению его устоявшиеся идеи. Видимо, поэтому он решил завершить беседу:
   – У меня много осуществленных технических решений, но еще больше задумок и проектов. Не хватает времени, чтобы внедрять их. Я уже отказался от руководства мастерской при Академии наук, а когда уйду на пенсию, поеду в Нижний Новгород и постараюсь воплотить эти проекты в жизнь.
   Магик, как обычно, стерев из памяти изобретателя всю информацию об их посещении, чтобы завершить данную тему, продолжил:
   – С 1801 года Кулибин действительно стал работать только над внедрением своих изобретений и расходовал на это всю свою немалую пенсию. К сожалению, за все последующие 17 лет жизни ему так и не удалось в полной мере реализовать свои планы. Тем не менее он внес неоспоримый вклад в развитие техники. Мне, например, больше всего нравится его шлифовальный станок для обработки линз и зеркальных отражателей. Его современники отмечали оригинальность светильников, разнообразных конструкций часов и музыкальных инструментов. А вот инвалиды оценили созданные им протезы для ног. В них он предусмотрел шарниры, заменяющие голеностопный и коленный суставы. Многие его изобретения были усовершенствованы и вошли в историю, но уже не под его именем.
//-- На первых пароходах в качестве движителя использовали гребное колесо, хотя гребной винт был уже изобретен. Гребное колесо на речных судах можно было увидеть почти до середины XX века. Оно воспроизводит движение лопасти весла, по сути являющегося рычагом --//
   Кстати, жизнь Кулибина весьма поучительна для таких молодых людей, как ты, Дима. Обладая великолепным талантом, он, к сожалению, не получил полного и системного образования, не имел достаточной информации об известных на то время технических разработках. Они в чем-то схожи с Леонардо да Винчи. Но Леонардо, в отличие от Кулибина, не беспокоился о детальной проработке своих идей, обходился небрежными набросками, зато их получилось намного больше. Кулибин все тщательно прорисовывал, просчитывал и даже моделировал, но ему не хватало знаний, которыми, например, обладали Эйлер или Ломоносов.
   А теперь мы возвращаемся на несколько десятилетий назад, причем не в Россию, а в Германию.

Дени Папен – изобретатель первого пароатмосферного двигателя

   – Ты же обещал, что мы посмотрим первый паромобиль, а ведь его изобрели во Франции, – уточнил Дима, но Магик определил свою систему в изучении техники:
   – Сначала нужно познакомиться с изобретателями паровой машины, а уж там видно будет.
   – Ты сказал «с изобретателями», разве их было много? – удивился Дима.
   – Дима, ничего не изобретается на пустом месте. Шаг за шагом изобретатели подготавливают то или иное техническое решение, и только при определенной совокупности знаний, имеющихся материалов и технологий становится возможным создание крупного изобретения. Идет 1707 год. Сейчас мы познакомимся с Дени Папеном, – при этих словах они вошли в небольшое скромное помещение и застали хозяина за работой над очередным проектом. Магик поприветствовал ученого и представил своих друзей. Папен, ничуть не растерявшись, проявил готовность ответить на все вопросы гостей из будущего.
   – Так вы и есть изобретатель первой паровой машины? – спросил Дима.
   Дени Папен не успел ответить, как Магик, опередив его, сказал, что сначала они займутся изучением пароатмосферной машины.
   – В пароатмосферной машине пар только способствует работе, а полезную работу совершает сила атмосферного давления. В паровой машине работает сам пар. До изобретения паровой машины осталось более 70 лет. Наберись терпения и поймешь, в чем тут разница.
   – Раз уж вы пришли ко мне, то позвольте рассказать, как родилась мысль о создании подобного двигателя. Не буду спорить относительно названия: главное – понять суть изобретения, а название может быть любым. Будем называть машину пароатмосферной, если вам так хочется. Отвечу и на ваш вопрос, молодой человек. Так вот, в 1690 году я первым предложил использовать пар вместо порохового заряда в установке голландского ученого Христиана Гюйгенса, с которым мне посчастливилось вместе работать. Мы закладывали порох в цилиндр и поджигали его. Под давлением образовавшихся газов поршень в цилиндре перемещался в верхнее положение, затем газ выпускали из цилиндра. При охлаждении оставшихся газов поршень опускался, тянул за шнур, совершая полезную работу, – Папен подошел к столу, взял в руки модель пароатмосферного двигателя (рис. 111).

//-- Рис. 111. Дени Папен, изобретатель первого пароатмосферного двигателя --//
   – Это скорее двигатель внутреннего сгорания, там тоже взрывается топливо, а сгоревшие газы толкают поршень, – бросил реплику Дима.
   Папен, как будто не услышав, продолжал:
   – Чтобы не расходовать дорогой порох, я предложил использовать пар. Сначала на дно цилиндра я наливаю немного воды и опускаю на нее поршень. Затем воду нагревают, и полученный пар поднимает поршень. При охлаждении и конденсации пара поршень благодаря давлению атмосферы опускается вниз. Далее можно повторить цикл, не открывая цилиндра.
   Дима все же не утерпел:
   – Так сколько же придется ждать, пока пар охладится? А поршень так и будут тянуть за веревочку? Не очень эта модель похожа на настоящий двигатель.
   Папен внимательно слушал Диму, ведь для решения этих вопросов ему самому потребовалось целых 17 лет, и второй проект был готов, правда, пока только на бумаге (рис. 112):
   – Действия отдельных частей этой установки мною уже проведены, и подтверждена их работоспособность. Здесь паровой котел отделен от цилиндра и работает непрерывно. Пар периодически впускается в цилиндр, после его конденсации поршень поднимается. Потом открывают клапан и впускают в цилиндр воздух. Благодаря давлению воздуха поршень опускается. Поршень приводит в действие водяной насос, вода порциями подается в высоко стоящий бак. Вытекая из бака, вода вращает водяное колесо.

//-- Рис. 112. Пароатмосферный двигатель Дени Папена с паровым котлом, отдаленным от рабочего цилиндра (1707 г.) --//
   – Сложновато получается, – дал оценку Дима, но Магик опроверг его сомнения:
   – По сути, здесь прообраз гидравлического передаточного механизма «двигатель – насос – гидромотор». К такому решению изобретатели придут лет через двести, а пока оказалось удобнее использовать более простую рычажную систему, но вот этим будут заниматься другие авторы.
   Дени Папен, не обращая внимания на замечания Магика, продолжил:
   – Еще у меня в проекте предусмотрено установить пароатмосферный двигатель на речное судно, чтобы можно было обгонять гребные суда при перемещении против течения реки.
   Выслушав изобретателя, Магик сказал, что их ждут другие встречи. Они попрощались с изобретателем и вышли на улицу. Магик объяснил, что им нет необходимости здесь дальше задерживаться:
   – Дени Папен построит пароход, испытает его и сообщит об этом в письме своему другу немецкому ученому Готфриду Лейбницу. Но вот беда, конкуренты – владельцы гребных судов разрушат и сожгут пароход. Не останется ни чертежей, ни других доказательств существования парохода, кроме письма самого изобретателя.

Пароатмосферный двигатель Томаса Ньюкомена

   – Когда же мы увидим реально действующую паровую машину и встретимся с ее изобретателем? – Дима уже стал привыкать к исторической несправедливости, но хотелось продолжить путешествие.
   – В 1705 году, еще до нашей беседы с Дени Папеном, Томас Ньюкомен начал испытания своей первой машины, а в 1711 году он наладит промышленный выпуск пароатмосферных двигателей. Спустя всего лет десять его машины станут применять не только в Англии, а в совершенствовании конструкции машины примут участие и другие изобретатели. С этими скромными тружениками тоже не мешало бы встретиться. Пожалуй, вот что мы сделаем, – отправимся не в Англию, а в Словению и посмотрим действующую промышленную установку. А еще мне хочется познакомить тебя, Дима, с твоим сверстником Гемфри Поттером, который своим поступком положил начало автоматическому управлению машиной.
   Они шли по каменистой местности, и окружал их довольно унылый пейзаж. В полукилометре от них виднелись черные насыпи. Магик объяснил, что это каменный уголь, добытый из-под земли. А когда они подошли поближе, он сделал землю под ними прозрачной, и Диму ужаснула увиденная картина: прямо под ними полуголые рабочие с черными от пыли лицами кирками долбили каменный уголь.
   – Видишь, здесь слой угля не больше метра, поэтому шахтерам приходится работать в штреке (горизонтальной горной выработке) полулежа. Затем уголь грузят на деревянные салазки и волокут к вагонеткам, а из вагонеток его выгружают в бадьи, которые поднимают на поверхность земли, – стал пояснять Магик.
   – Теперь я понял, почему люди стремились создать паровую машину: для того чтобы облегчить труд шахтеров, – обрадовался Дима собственной догадке.
   – Ты, пожалуй, прав. Но механизировать процесс добычи полезных ископаемых начали задолго до изобретения паровой машины. Если бы у нас с тобой было достаточно времени, я показал бы тебе интереснейшие иллюстрации из книги, написанной Георгом Агриколой еще в 1556 году. Там приведен ряд машин, помогающих доставать руду из шахт или откачивать воду.
   Робику надоело брести по каменистой дороге, и он хотел попросить возчиков, которые везли уголь, подвезти их. Диму не обрадовала перспектива быть испачканным черной угольной пылью, и он просительно взглянул на Магика. Магик жестом показал на громадную установку высотой с трехэтажный дом, сказав, что они уже у цели. Из кирпичной трубы, встроенной в стену, валил черный дым. Внизу в топку непрерывно загружали уголь, который подвозили на повозках. Возчики, высыпав уголь, разворачивались и ехали за новой порцией угля для ненасытного, пышущего огнем чудовища. Примерно на уровне второго этажа Дима увидел огромный котел с полукруглой крышкой. А еще выше, на котле, стоял цилиндр, из которого вырывались клубы пара. Цилиндр пыхтел и ухал, как живой (рис. 113). Над цилиндром качалось большое коромысло. Судя по всему, именно цилиндр заставлял его качаться. Магик, не дожидаясь вопросов, начал пояснять:
   – Смотри, Дима, коромысло заставляет двигаться вверх-вниз шток (стержень, соединяющий поршень с коромыслом) поршневого насоса, откачивающего воду из шахты. Чтобы приводить в движение насос, и создана эта машина.

//-- Рис. 113. Пароатмосферный двигатель Томаса Ньюкомена --//
   – О, это великолепная машина! Она позволяет откачать за год более двух миллионов литров воды, – послышался голос неожиданно подошедшего молодого худощавого человека. От суетившихся вокруг установки людей его отличала строгая и элегантная, а главное, чистая одежда. Их новый собеседник представился: – Меня зовут Айзек Поттер, я конструктор этой замечательной машины. А с кем я имею честь?
   Магик представил своих друзей, кратко объяснил цель их путешествия и попросил объяснить принцип действия машины. Однако Дима не дал конструктору даже рта открыть и решил уточнить:
   – Так вы и есть изобретатель паровой машины? Кстати, это паровая машина или все же пароатмосферная?
   Магик напомнил ему, что о разнице в названии у них уже был разговор.
   Смущенный конструктор не совсем понимал, в чем дело. Подумаешь, название, чем плохо называть эту установку «огнедышащей машиной», главное, чтобы она приносила людям пользу.
   – Не я изобретатель данной машины: она сконструирована по схеме, разработанной Томасом Ньюкоменом. Принцип работы ее заключается в следующем: в нижнюю полость цилиндра под поршень впускают пар, ненагруженный поршень легко поднимается вверх до упора, затем в цилиндр впускают немного холодной воды. А дальше следует главное: при охлаждении пар быстро конденсируется, и под поршнем образуется разреженное пространство. Под действием атмосферного давления поршень опускается и тянет за собой конец коромысла, поворачивая его. В это время противоположный конец коромысла поднимает поршень насоса из-под земли вместе с водой, часть которой выливается и отводится по лотку в сторону от шахты. Далее цикл повторяется: в нижнем положении поршня открывают кран, впускающий пар в цилиндр, а в верхнем положении открывают кран с холодной водой. Давайте поднимемся на второй этаж, и я покажу, как это делается, а заодно познакомлю со своим сыном Гемфри, именно ему поручено периодически открывать кран с водой.
   Когда они подошли к крану, конструктор, заметив отсутствие сына, рассердился:
   – А где же Гемфри, куда он делся?
   Один из рабочих подошел и сказал, что тот отправился играть со своими сверстниками, привязав проволокой к коромыслу рукоятку крана. Теперь кран открывался сам при натяжении проволоки, когда коромысло поднимается в самый верх.
   Да они и сами видели, что машина не останавливалась ни на минуту.
   Тут прибежал запыхавшийся вихрастый мальчуган. Он был чуть старше Димы. По его виду можно было понять, что за играми он забыл о порученном ему простом, но важном деле и ожидал наказания. Но его отец погладил мальчугана по голове и обрадованно сказал:
   – Ты еще не понимаешь, какое великолепное сделал изобретение. Если мы соединим тягами и рычагами оба крана с коромыслом, то они будут сами открываться и закрываться в нужное нам время.
   Конструктор отдал несколько поручений и вместе с сыном поспешил приступить к решению данного вопроса. Диме, конечно, было обидно, что ему так и не удалось поговорить с Гемфри Поттером, Магик ободрил его:
   – Видишь, Дима, в жизни бывает и такое, что еще совсем молодой человек сумел предложить способ автоматического действия машины. Но обычно для таких решений кроме таланта требуется совокупность знаний и опыта, которой, несомненно, обладал изобретатель первой паровой машины Джеймс Уатт.

Что же изобрел российский механик Иван Ползунов?

   – Подожди, Магик, мне кажется, ты забыл о Ползунове, ведь во многих книжках я читал, что именно он изобрел паровую машину, – возмутился Дима, на что Магик ответил:
   – Я уже говорил тебе, чем отличается паровая машина от пароатмосферной. Так вот, Иван Ползунов усовершенствовал пароатмосферный двигатель Ньюкомена, о котором он узнал из книги И. А. Шлаттера. Он родился через 17 лет после создания Ньюкоменом первой промышленной установки, а умер за 16 лет до того, как Джеймс Уатт в 1782 году придумал свою паровую машину.
   – Так что же все-таки изобрел Ползунов? – Диме не терпелось все узнать побыстрее.
   – Для своего времени он сделал важное предложение присоединить к машине Ньюкомена не только насос для откачивания воды, но и воздуходувки рудоплавильных печей. Для этого ему потребовалось изменить механизм преобразования движения поршней и установить воздушный аккумулятор для независимого подключения потребителей энергии. Еще не менее интересное предложение заключается в использовании в одной машине двух цилиндров. Причем поршни цилиндров соединены таким образом, что при рабочем ходе одного другой совершает холостой ход. Мало того что они помогают друг другу, но еще и обеспечивают более плавную работу непрерывной сменой одного рабочего хода другим, – продолжал пояснения Магик.
   – Так что же мешает встретиться с ним и посмотреть его установку? – решил уточнить Дима.
   Ответ Магика был категоричен:
   – Позволь мне самому решать, с кем встречаться, а с кем нет, мы же не встречались ни с Христианом Гюйгенсом, ни с Томасом Севери, ни с Робертом Бойлем, ни с другими учеными и изобретателями, благодаря трудам которых стало возможным создание паровой машины. Нам не хватит ни времени, ни знаний, чтобы по достоинству оценить вклад каждого, поэтому мы пока будем лишь знакомиться с изобретателями машин. Да, кстати, мы уже в Шотландии, и сейчас идет 1784 год.

Джеймс Уатт и его гениальные изобретения

   Не успел Дима что-либо сообразить, как они оказались в здании заводоуправления фирмы «Уатт и Болтон» и вошли в кабинет Джеймса Уатта. Это был, пожалуй, не кабинет, а настоящая лаборатория, так как все стены были завешаны чертежами машин, а на столах стояли различные модели механизмов. Хозяин кабинета стоял у окна и держал в руках устройство с двумя шарами и рычагами, соединенными между собой в виде ромба (как показалось Диме). Он о чем-то размышлял, периодически разводя шары в разные стороны, а потом стараясь их приблизить.
   Уатт бросил взгляд на вошедших гостей и от удивления вначале не мог произнести ни слова. Потом он, видимо, решил, что перед ним обычные механические игрушки, принадлежащие какому-то странному юноше, но когда Магик вышел вперед и заговорил, он снова обомлел. Магик коротко объяснил, кто они и для чего прибыли сюда:
   – Нам известно, что вы самый знаменитый изобретатель, и спустя много лет после вашей смерти каждые два года, начиная с 1932 года, одного из лучших и всеми признанных механиков в мире награждают медалью вашего имени. Поэтому мы и хотим узнать о ваших гениальных творениях, и прежде всего о главном из них – паровой машине.
//-- Маховик впервые был предложен в XI веке Теофилом Пресбиттером. Он уменьшает неравномерность вращения выходного вала --//
   Джеймс Уатт был польщен столь высокой оценкой его деятельности:
   – Вы, наверное, имеете в виду паровую машину, в которой пар впускается в цилиндр поочередно – то с одной, то с другой стороны относительно поршня. Я называю ее машиной двойного пара или двойного действия. Но до этого были и другие не менее значимые изобретения.
   – Давайте начнем с того момента, как вам поручили исправить действующую модель машины Ньюкомена, – попросил Магик.
   Глаза Уатта засветились – наверняка его первое детище было самым любимым:
   – О, это был перелом в моей жизни. В 1764 году я работал в университете города Глазго лаборантом, или, как меня называли, «мастером математических инструментов». Починить модель для меня не составляло труда. Но мне не нравилось, что в одном и том же цилиндре приходится иметь сначала горячий пар, а затем его охлаждать. Представляете, какие это неоправданные потери энергии! Однажды во время прогулки мне пришла мысль выпускать пар из цилиндра в специальную конденсационную камеру, где его можно охлаждать и конденсировать. Процесс при этом должен ускориться, а расход количества теплоты уменьшиться. Пока я дошел до конца аллеи, у меня в голове полностью сформировался проект новой машины (рис. 114).

//-- Рис. 114. Паровая машина Джеймса Уатта (1781 г.) --//
   Уатт подошел к одному из чертежей, показал, как связан цилиндр с конденсационной камерой (конденсатором), и продолжил:
   – Кроме использования конденсатора, я окружил цилиндр второй стенкой (паровой рубашкой), чтобы не допускать даже небольшого охлаждения пара. Но конденсатор (или «холодильник», как я его называю) оставался основной частью машины, запатентованной мною в 1769 году. Кстати, это решение оказалось не таким простым: потребовалось разработать систему подачи воды для охлаждения, создания разрежения в цилиндре и отвода конденсата. Для этих задач прорабатывались различные конструкции. В итоге мне удалось в 2,7 раза уменьшить расход топлива при той же мощности, что и у Ньюкомена.
   – А когда вы заставили пар совершать рабочий ход? – вступил в разговор Дима.
   – Машина, созданная мною по патенту 1782 года, отличается от всех предшествующих не только тем, что в ней работает пар, а поршень движется как в одном, так и в другом направлении под давлением пара. Поступление пара в цилиндр прекращается до окончания хода благодаря высокому давлению. Тем самым удалось еще уменьшить расход топлива.
   – Скажите, пожалуйста, как вам удалось превратить паровую машину в универсальный двигатель? – спросил Магик.
   Джеймс Уатт вместо ответа пригласил своих гостей посмотреть уже изготовленную машину в действии.
   Они спустились в цех, где в это время проводили испытание новой машины. Первое, на что Дима обратил внимание, это паровой цилиндр. Его диаметр был не менее полуметра. При каждом движении поршня из цилиндра вырывались клубы пара. Дима с удивлением заметил:
   – Вы же говорили, что не выпускаете пар наружу? Это замечание не смутило Уатта:
   – Пар вырывается через зазор между поршнем и цилиндром. Его потери невелики, хотя желательно было бы их исключить.
   – Так уменьшите зазор или поставьте более надежное уплотнение! – подсказал Дима.
   Уатт взглянул на него так, как будто хотел сказать: «Ну что за наивный этот молодой человек», но произнес следующее:
   – Нужно повысить точность изготовления цилиндра, сделав его внутреннюю поверхность идеально круглой. А вообще-то по этому вопросу я советую вам встретиться с изобретателем новых станков Вилкинсоном. Это он для нас изготовляет крупные металлические детали. У него на заводе можете увидеть разработанный и запатентованный мной паровой молот. Но все же давайте не будем отвлекаться от темы разговора.
   Дима воспользовался данным предложением:
   – Мне непонятно, что нагорожено между коромыслом и штоком поршня, разве нельзя установить простой шатун? С противоположной стороны я вижу какие-то шестеренки. И здесь не стоит ли тоже упростить соединение коромысла с валом?
   Казалось, такого вопроса Уатт ожидал, и он уже с уважением посмотрел на Диму, оказывается, этот молодой человек довольно умен, а затем стал рассказывать:
   – Эти конструктивные решения вынужденные. Представляете, некоторые господа подсуетились и запатентовали кривошипно-коромысловый механизм применительно к паровой машине. Это несправедливо, так как он известен многие века и применяется в токарном станке (в нем, качая ногой коромысло, через шатун передают движение кривошипу). Получить в наши дни патент на такой механизм равноценно признанию изобретением применение для резания сыра ножа, которым режут хлеб. Но вы знаете, в какой-то мере я даже рад этому обстоятельству, иначе мне не пришлось бы создать такие замечательные изобретения, как прямолинейно-направляющий механизм и планетарную передачу.
   После этих слов Магик заявил, что его замечательный механизм носит имя автора и его называют параллелограммом Уатта. Его применяют в целом ряде машин. А планетарная передача стала первой в широком ряду целого семейства зубчатых механизмов. Уатт обрадовался такому повороту истории в будущем, но все равно про себя решил, что, когда кончится срок злополучного патента, упростит механизм своей машины (рис. 115).

//-- Рис. 115. Паровая машина двойного действия (1784 г. --//
   В это время Дима задал еще один вопрос:
   – А что это за вертушка такая с шарами? Мне кажется, мы ее видели у вас в кабинете, – и указал на заинтересовавшее его устройство.
   Уатт отвечал с благоговением:
   – Посмотрите на центробежный регулятор (рис. 116). С его помощью удается поддерживать постоянной частоту вращения выходного вала. Смотрите, регулятор приводится во вращение от вала через зубчатую передачу. Если частота вращения увеличивается, то шары расходятся и перемещают ползун, который через систему рычагов слегка прикрывает заслонку в паропроводе. Поступление пара уменьшается, и процесс стабилизируется.
   – Это изобретение, по сути, является началом новой эпохи автоматического регулирования, а самое главное, его более 200 лет будут широко применять во многих машинах. Правда, затем появятся миниатюрные датчики угловой скорости, но до полной замены центробежных регуляторов еще так далеко, – подвел итог Магик.

//-- Рис. 116. Джеймс Уатт на фоне его паровой машины двойного действия и с центробежным регулятором в руках --//
   Он поблагодарил великого изобретателя, и друзья попрощались с ним. Джеймс Уатт вернулся к своим делам, сразу же забыв о забавных посетителях, а вот Дима расстроился:
   – Неужели у такого изобретателя больше нет ничего интересного, с чем стоило бы нам познакомиться? Интересно, много ли он создаст за последующие годы, ведь он совсем еще не старый.
   – Действительно, ему только 48 лет, и проживет он еще 35. Но, как ни странно, он уже сделал все то, что его так прославило, и заниматься он будет лишь улучшением прежних конструкций. Он будет методично брать патенты на свои новые изобретения, но не осуществлять их. Более того, его последующая жизнь полна судебных споров с изобретателями других машин. Иногда его поступки будут препятствовать дальнейшему развитию техники, но все это не идет ни в какое сравнение с его великими заслугами перед человечеством. Ведь не случайно на памятнике, установленном на его могиле, начертано «Увеличил мощь людей», а его именем названа единица мощности ватт (Вт). В продолжение начатой темы (паровой машины) давай, Дима, познакомимся с первым паромобилем.
   – А как же Вилкинсон, ведь он где-то рядом, да и Уатт советовал с ним встретиться? – напомнил Дима, хотя и знал, что Магик будет поступать по-своему.
   – Нам не составит труда вернуться к изобретателям станков, а сейчас мы уже во Франции в 1769 году.

Первый паромобиль создан Жозефом Кюньо

Робик бежал впереди, Дима шел за ним, а Магик, не торопясь, ковылял сзади. Навстречу им шли праздно прогуливающиеся люди, явно ожидавшие чего-то. Вдруг Дима увидел, что по улице движется громадная повозка на трех больших колесах (рис. 117), рядом с которой шагали мальчишки. Их постоянно отгоняли взрослые: не дай бог попадут под колеса этого страшилища. Повозка издавала сильный шум, а впереди из трубы валил черный дым. Более того, откуда-то снизу буквально выстреливали струи пара. Дима успел рассмотреть, что над передним колесом повозки нависал большой круглый котел, а на достаточно высоком сиденье восседал человек лет сорока. Странно было видеть на нем элегантный костюм и белую рубашку с бабочкой.

//-- Рис. 117. Первый паромобиль (артиллерийский тягач), созданный и испытанный Жозефом Кюньо (1769 г.) --//
   Когда повозка поравнялась с нашими друзьями, Магик сказал:
   – Это и есть Жозеф Кюньо – изобретатель первого паромобиля. Мы еще успеем с ним познакомиться, а пока на всякий случай отойдем подальше, так как предстоит самое неприятное.
   Повозка благополучно проехала мимо них до самого поворота улицы. Дима увидел, что водитель пытается повернуть переднее колесо. Он налегал на рулевой рычаг, но колесо уже въехало на рыхлую почву, и его трудно было сдвинуть с намеченного направления. Все усилия были напрасны. Изобретатель растерялся и даже не сообразил перекрыть пар из котла в цилиндры. Машина упрямо лезла вперед уже по грязи и приближалась к каменной стене. Нервы изобретателя не выдержали, и он спрыгнул на землю. А тем временем котел врезался в каменную стену. Последовал довольно сильный взрыв, полетели куски кирпичей и ошметки грязи. Весь перепачканный, но живой изобретатель поднялся с земли и с отсутствующим взглядом поплелся назад по дороге. Прохожие провожали его сочувственными взглядами. Магик необычно быстро пошел вслед за ним, не отставали и Дима с Робиком.
   – Ведь все шло так хорошо! Зачем я выехал за ворота, ведь машина удачно проехала целый круг по двору, – бормотал удрученный изобретатель, – теперь вряд ли мне дадут денег на дальнейшую доработку машины.
   – Если мои слова хоть чуть облегчат ваше состояние, то осмелюсь сказать, что, несмотря на неудачу, вы уже вошли в историю. Ваш восстановленный паромобиль окажется в музее, но работы над совершенствованием транспортных средств на основе паровой машины отодвинутся лет на тридцать, и вы в них не будете участвовать.
   Изобретатель прислушивался к словам Магика, не понимая, с кем имеет дело.
   Магик растолковал цель их появления, и Жозеф Кюньо, успокоившись, пригласил гостей к беседе. Она ему была даже нужнее, чем нашим друзьям, чтобы поделиться горем и, обсуждая, понять причину неудачи. Ему не хотелось возвращаться к своему разрушенному детищу, и поэтому он стал пояснять устройство машины на красочном рисунке с изображением поперечного разреза машины (рис. 118). Два задних колеса были видны по бокам, а переднее колесо – ведущее – расположено посередине. Его вращение обусловлено работой паровых цилиндров. Пар под давлением поочередно поступает то в левый, то в правый цилиндр и давит на поршни. Поступление пара регулируется поворотным распределителем. При опускании поршня штоки поочередно действуют на зубья храпового колеса и вращают его. При подъеме штока собачка свободно проскакивает через скошенные зубья храпового колеса. Колесо установлено в поворотной вилке, шарнирно соединенной с рамой машины. Вся машина весит 3,5 тонны, и ее расчетная скорость составляет 4,5 километров в час. Такая машина может использоваться в качестве тягача для артиллерийских орудий. Главное, что она успешно прошла первое испытание в присутствии заказчика, и вот неудача.

//-- Рис. 118. Схема устройства первого паромобиля с поперечным разрезом двигателя --//
   – Могу указать на недостатки машины, но вы об этом забудете, как только мы выйдем отсюда, – предложил Магик и, не дожидаясь ответа, продолжил: – Нельзя было так сильно нагружать переднее колесо.
   – Хотелось увеличить сцепление с дорогой, – оправдывался изобретатель, а Магик уточнил:
   – Вы переусердствовали, и вот результат – переднее колесо стало почти неуправляемым. Кроме того, при повороте машина могла и опрокинуться. И, самое главное, применяя пар под высоким давлением, котел стоило снабдить предохранительным клапаном. Тем не менее ваше решение интересное и смелое, – как только Магик закончил фразу, наши герои уже покинули огорченного изобретателя и сразу же стерлись в его сознании.

Изобретение станков для растачивания цилиндров паровых машин

   – А теперь, Дима, самое время встретиться с Джоном Вилкинсоном. Мы уже не раз убеждались, что конструкция, материалы и технология тесно связаны и зависимы друг от друга в своем развитии. Немало оригинальных решений затеряно и забыто, так как они опережали другие составляющие техники. Джеймсу Уатту повезло, что рядом оказался Вилкинсон, иначе его изобретения не могли бы так быстро завоевать доверие во всем мире.
   Тем временем они уже оказались на площадке с громадными станками, которые в основном располагались под открытым небом, и лишь над некоторыми были навесы. Каждый станок имел водяное колесо, вращаемое течением воды в канале, пересекающем территорию завода. Общую картину дополняло невысокое длинное здание с большими окнами. Шедший навстречу господин оказался хозяином завода – это был Джон Вилкинсон. Узнав, по чьей рекомендации пришли его нежданные гости, он тут же улыбнулся и сделал жест в сторону здания:
   – Рекомендация Джеймса Уатта многое значит, и я с удовольствием расскажу, как мы обрабатываем (растачиваем) внутреннюю поверхность громадных цилиндров для его машин. Но прежде я расскажу историю развития этого технологического процесса.
   Необычная компания вошла в кабинет Вилкинсона, и он, не откладывая, показал несколько рисунков, из которых можно было понять, каким образом осуществлялся процесс изготовления больших цилиндров для паровой машины:
   – Для машин Ньюкомена литые цилиндры растачивали с помощью тяжелой резцовой головки, установленной консольно на длинной оправке. Получалось так, что под действием веса резцовой головки снизу срезался более толстый слой металла, чем сверху. Чтобы получить круглое отверстие, заготовку поворачивали, но добиться идеальной цилиндрической поверхности не удавалось. В 1760 году Рейнольде отказался от использования резцовой головки и применил метод абразивной притирки (рис. 119).

//-- Рис. 119. Абразивная притирка внутренней поверхности металлического цилиндра по способу Рейнольдса (1760 г.) --//
Магик вполголоса пояснил Диме, что речь идет не о знаменитом физике, который родится только спустя 80 лет, а Вилкинсон тем временем продолжал:
– В обрабатываемый литой цилиндр вставляют свинцовую колоду (притир) и вводят туда масло с абразивным материалом – наждаком. Сообщая колоде возвратно-поступательные движения и периодически поворачивая цилиндр, производят его шлифовку. Но все равно отверстие получается некруглым. Отклонения от круглости достигали толщины мизинца (0,5 дюйма = 1,27 см) при диаметре 28 дюймов (711 см) и длине 9 футов (2740 см).

//-- Рис. 120. Станок Джона Смитона для обработки внутренней поверхности цилиндра пароатмосферной машины (1769 г.) --//
А здесь (рис. 120) показана расточка цилиндров на станке Смитона, созданном в 1769 году. Основное отличие от обработки цилиндров для машин Ньюкомена состоит в том, что резцовая головка здесь подвешена на специальной тележке, которая перемещается по необработанной внутренней поверхности цилиндра. Тем самым Смитон хотел уменьшить влияние веса резца на глубину врезания, но получил влияние необработанной поверхности на поперечные перемещения резцовой головки. В результате ему удалось получить отклонения около 3/8 дюйма (9,5 см), такая точность для обработки цилиндров паровой машины недостаточна.
Наше решение кардинально изменило ситуацию (рис. 121). Мы установили оправку на две опоры, расположив их по обе стороны от цилиндра, а резцовую головку стали перемещать вдоль вращающейся оправки с помощью винтовой или реечной передачи, кинематически связав вращение с осевым перемещением. Прогиб оправки существенно уменьшился, а отклонения от круглости составили всего 1/16 дюйма (1,5 мм), что очень обрадовало нашего уважаемого заказчика Джеймса Уатта.

//-- Рис. 121. Станок для обработки внутренней поверхности цилиндра паровой машины (создан Джоном Вилкинсоном, 1775 г.) --//
   – Что же ваши станки приводятся в движение допотопными водяными колесами, если сам Джеймс Уатт является вашим другом? – неожиданно спросил Дима.
   Это, однако, не смутило Вилкинсона:
   – Здесь нет необходимости устанавливать паровые машины, поскольку рядом более дешевый источник энергии – река, а вот в других цехах, где приходится изготовлять более мелкие детали наших же станков, установлены не только паровые машины, но и паровые молоты Джеймса Уатта.
   – Молоты? – удивился Дима. – Неплохо было бы на них взглянуть.
   Магик почему-то заупрямился:
   – Мы и так отступили от задуманной программы, и нам нужно продолжить встречу с изобретателями транспортных средств, а с молотами мы познакомимся при встрече с замечательным изобретателем Джеймсом Несмитом. Думаю, он расскажет и о молоте Жака Бессона, и о паровом молоте Джеймса Уатта, к тому же он большой знаток станков, – заключил Магик.
   Дима и не заметил, как они оказались одни в чистом поле. Он вопросительно взглянул на Магика, а тот о чем-то размышлял и все не мог принять какое-либо решение. Наконец он сказал:
   – Все же нам придется еще раз вернуться к станочным делам, но сделаем это только после встречи с изобретателями паровозов. И сейчас мы перенесемся в XIX век, уже идет 1808 год, мы по-прежнему находимся в Англии и сейчас увидим, как идет строительство первой железной дороги для паровоза, точнее, не железной, а чугунной, так как первые рельсы были чугунными.

Первые паровозы Ричарда Триветика.

   – Хорошо, Магик, но только объясни, чем паровоз отличается от паромобиля, – попросил Дима.
   – А вот это мы сейчас и узнаем у Ричарда Триветика, который сначала продолжил дело Жозефа Кюньо, а потом решил пойти по новому пути.
   Как только Магик произнес эти слова, наши друзья очутились в небольшой открытой вагонетке, наполовину загруженной щебнем. Было неудобно, и очень сильно трясло. Дима обратил внимание на то, что их вагонетка в составе небольшого поезда прицеплена к странному паровозу с зубчатыми колесами по бокам (рис. 122).

//-- Рис. 122. Первый паровоз Ричарда Триветика (1804 г.) --//
   – Здесь совсем недалеко ехать, и вот мы уже у цели, – успокоил Магик своих попутчиков.
   Они соскочили с вагонетки. Подошедшие рабочие стали разгружать другие вагонетки. Дима обратил внимание, что паровоз остановился у самого конца рельсового пути. Рельсы были странными, скорее, это были не рельсы, а стержни с уголковым профилем. Магик тут же пояснил, что сначала на рельсах делали бортики по всей длине, чтобы колеса не соскакивали с них, а уж потом для этой цели стали выполнять реборды (выступающая часть обода колеса для предохранения от схода с рельса) на колесах.
   К ним подошел сурового вида господин в измятом, потертом плаще с капюшоном. Сразу было видно, что этот человек очень устал и чем-то сильно недоволен. Предупреждая его вопросы, Магик с располагающей к себе улыбкой объяснил, что их целью является встреча с первым изобретателем паровозов. Ричард Триветик подумал, что не так уж плохо обстоят его дела, если к нему пожаловали такие необычные гости, и тут же выразил готовность рассказать о своих начинаниях:
   – Прошу вас не обращать внимания на мой вид, я совсем замотался с этим строительством чугунной дороги. Работы еще не завершены, а деньги уже кончаются, кроме того, предстоят большие затраты на изготовление более совершенного паровоза, чем тот, на котором вы приехали.
   – Давайте начнем по порядку, – попросил Магик. Его собеседник задумался и сказал:
   – Началось все с того, что мне посчастливилось работать с Джеймсом Уаттом. Хотя мое отношение к нему двойственное: с одной стороны, я его ценю как великого изобретателя, а с другой – мне не нравится его отношение к своим ученикам и последователям. Наши пути разошлись, когда я стал работать над созданием паромобиля. Уатт был против установки паровой машины на транспортное средство, хотя в его главном патенте (1784 год) такой вариант предусмотрен. Кстати, там же приведена схема первой трехступенчатой коробки передач. Он также категорически был против повышения давления пара и применения конденсационной камеры. Многочисленные споры и привели к тому, что мы окончательно рассорились. Видите ли, его машины слишком громоздки, они хороши для стационарных условий, и без тех начинаний, что предприняли сначала Жозеф Кюньо, а затем Уильям Мердок (в 1784 году он построил модель паромобиля) и я в 1796 году, невозможно было бы создать мобильное средство с паровой машиной.
   – Так все же вам удалось создать паромобиль? – спросил Дима, на что изобретатель отвечал:
   – Удалось, и не один. Наиболее удачный и легкий паромобиль 1801 года успешно перевозил пассажиров по дорогам Уэльса длительное время. При этом не было даже серьезных поломок. Специально для паромобиля в 1802 году я изобрел и запатентовал вариатор (бесступенчатая передача) – механизм для плавного изменения скорости вращения ведомого вала. Без него ездить по существующим дорогам даже при небольших уклонах почти невозможно, ведь в гору можно ехать медленно, а под гору повозка разгоняется. Кроме того, несмотря на рессоры, пассажиры в моих паромобилях чувствовали себя менее комфортно, чем на конках – каретах, передвигаемых по рельсам с помощью лошадей. Еще меня привлекло и то, что на рудниках и заводах уже были проложены длинные рельсовые пути для вагонеток, да и прицепить к паровозу можно целый поезд.
   – Теперь ты понял, Дима, почему господин Триветик предпочел делать паровозы? – спросил Магик.
   – Понять-то я понял, но хотелось бы увидеть паровоз, – тактично напомнил Дима о цели их путешествия.
   Триветик подвел своих гостей к пыхтевшему рядом паровозу и стал объяснять:
   – Здесь все так же, как и в стационарной машине, только рабочий цилиндр расположен горизонтально. Движение кривошипа передается через зубчатые колеса на обе колесные пары машины. Мне казалось, что сцепление колес с рельсами будет достаточным, если обе пары колес будут приводными. Но наше опасение, что колеса на гладких рельсах станут пробуксовывать, оказалось напрасным: паровоз может преодолевать даже небольшие уклоны, и в следующем варианте я предусмотрел одну приводную колесную пару. Кроме того, зубчатые передачи часто ломаются – это еще одна причина, по которой я стал разрабатывать новую схему.
   – Можно ли посмотреть ваш новый паровоз? – спросил Дима.
   Триветик на мгновение задумался:
   – К сожалению, пока готов только проект. Но можно посмотреть стационарную паровую машину, принцип работы которой положен в основу разработки паровоза (рис. 123).

//-- Рис. 123. Стационарная паровая машина высокого давления (3 атм и выше) Ричарда Триветика (1805 г.) --//
   Магик кивнул головой:
   – Нам будет интересно ее посмотреть, а вам, думаю, узнать, что эта машина будет в XX веке помещена в один из музеев.
   Они оказались на заводе, и Триветик продолжал свои пояснения:
   – Здесь рабочий цилиндр расположен вертикально внутри котла, а движение от его штока передается через шатуны и кривошипы на вал маховика и далее через зубчатую передачу ведомому валу. В паровозе все сделано так же, но кривошипы выполнены непосредственно на приводных колесах, поэтому зубчатой передачи там нет.
   Вспомнив о неотложных делах, Триветик попрощался с друзьями, а Магик спокойно рассказал о дальнейшей судьбе его изобретений:
   – Несмотря на удачно завершившиеся испытания нового паровоза и даже его показательные поездки с пассажирами по специально построенной в Лондоне кольцевой чугунной дороге, дело Триветика застопорилось. Он понимал, что его паровозы без рельсовых дорог никому не нужны. Чугунные рельсы были очень дорогими. Спонсоров для строительства дорог не находилось, в результате первый изобретатель паровозов разорился и умер в нищете, но не был забыт потомками. Итак, продолжим наше путешествие во времени, но Англию мы не покинем еще некоторое время.

Джордж Стефенсон – основатель паровозостроения

– Уже идет 1829 год, и мы прибыли в намеченное место, – Магик указал на платформу, на которой толпилась масса празднично одетых людей. Перед платформой на железнодорожных путях стояли и пыхтели три небольших паровоза, к каждому из них было присоединено по нескольку вагончиков с грузом. Люди на платформе с нетерпением ожидали начала торжества.

//-- Рис. 124. Паровоз Д. Стефенсона «Ракета» --//
   Дима увидел, что к платформе приближается четвертый паровоз с прицепленными вагончиками. Подошедший состав занял свое место рядом с другими поездами, с площадки паровоза сошли два человека и направились к платформе. Они поднялись на возвышавшуюся над толпой, видимо, недавно сооруженную, деревянную трибуну и присоединились к группе стоявших там солидных господ. Один из этих господ вышел вперед и громогласно объявил:
   – Леди и джентльмены, разрешите объявить итоги первого в истории паровозостроения соревнования. По всем показателям победил паровоз «Ракета» (рис. 124), созданный Джорджем Стефенсоном. Порожняком он развил невиданную до сего времени скорость 48 км/ч, при собственной массе 4,5 т он свободно тянул поезд массой 17 т со скоростью 21 км/ч. Мы выбираем этот паровоз для эксплуатации по железной дороге «Ливерпуль – Манчестер». Разрешите вручить главный приз соревнования – 500 фунтов стерлингов – изобретателю паровоза Джорджу Стефенсону.
//-- 1814 год, когда Джордж Стефенсон создал свой первый паровоз, считается началом эпохи железнодорожного транспорта --//
   К оратору подошел элегантный господин средних лет в сопровождении двух человек, один из которых был очень похож на главного героя событий. Джордж Стефенсон произнес в ответ:
   – Этому успеху способствовали мой сын конструктор Роберт и изобретатель котла с дымогарными трубами, мой помощник господин Бут. Половина денежного приза по праву будет передана ему. Обещаю вам всем, что мы продолжим наше дело в тесном сотрудничестве с компанией по строительству железных дорог.
   Поднявшийся на трибуну представитель компании объявил, что господин Стефенсон назначен руководителем строительства грандиозной железной дороги и ему положено жалованье 1000 фунтов стерлингов в год.
   Магик успел сказать Диме, что это целое состояние, но изобретатель не расходовал деньги попусту, а вкладывал в развитие своего дела. Едва он успел это сказать, как увидел перед собой Стефенсона. Он, как и подобает изобретателю, с большим интересом рассматривал Робика и Магика. Выслушав объяснения Магика, Стефенсон почти не удивился:
   – Предлагаю незамедлительно отправиться на мой завод, там будет удобнее рассказать, с чего мы начинали и к чему пришли, – новый знакомый сделал жест в сторону «Ракеты».
   Они поднялись в вагончик, и поезд помчался к заводу. Дима обратил внимание, что ехать намного комфортнее, чем на поезде Триветика, но толчки на стыках рельсов все же чувствуются.
   – На это я обратил внимание в самом начале, – неожиданно прервал его мысли Стефенсон. – Мне удалось убедить спонсоров заменить чугунные рельсы на стальные, а ведь они стоят в два раза дороже. Заменили прямой стык рельсов на косой, срезав рельсы в стыке, – я даже получил патент, но оказалось, что лучше делать прямой стык, а вот срез должен быть более точным и зазор в стыке минимальным, но достаточным для компенсации теплового расширения.
   Тем временем поезд въехал на территорию завода. Его хозяин подвел друзей к котлу с дымогарными трубами (рис. 125), чтобы показать то главное, что отличало «Ракету» от других паровозов.

//-- Рис. 125. Паровой котел с дымогарными трубами внутри емкости с водой (1833 г. --//
   – Чем больше контактная поверхность для нагрева воды, тем с большей производительностью проходит процесс парообразования. Чтобы создать компактный агрегат, в котел с водой помещено множество металлических трубок, внутри которых проходит горячий газ из топки и далее направляется в дымовую трубу. В результате контактная поверхность с водой увеличилась по сравнению с обычным котлом и в нашей конструкции составила 13 квадратных метров. Поэтому наша «Ракета» и получилась такой быстрой.
   – Так что, выходит, что кроме паровоза вы изобрели еще и необычный котел? – спросил Дима.
   – Для нас было неожиданным, что чуть раньше нас, в 1828 году, французский инженер Сеген создал такой же котел, – ведь мы ничего не знали о других изобретениях в этой области. Перед нами стояла задача – сделать компактный котел, чтобы установить его на колеса, но оказалось, что и стационарные котлы в настоящее время тоже совершенствуются, – ответил Стефенсон, а Магик продолжал:
   – История подтвердила важность развития котлостроения. Кроме паровозов в конце XIX века в массовом порядке начнут создавать локомобили – передвижные энергетические установки, которые можно использовать на небольших предприятиях и в полевых условиях (например, для бурильных установок, для обеспечения работы молотилок, маслобоен и многих других устройств). Более того, когда исчезнут последние паровозы и локомобили, во второй половине XX века конструкторы продолжат совершенствование паровых котлов для тепловых электростанций. Даже на крупнейших атомных станциях установят гигантские паровые котлы. Так что, Дима, мы не можем так быстро пройти мимо первых изобретений стационарных котлов.

//-- Рис. 126. Паровой котел с жаровыми трубами (нач. XIX в. --//

//-- Рис. 127. Водотрубный паровой котел Рута (1870-е гг. --//
Здесь Магик показал Диме и Стефенсону две конструкции стационарных котлов XIX века (рис. 126, 127). Они ничуть не удивили маститого изобретателя, так как он сразу понял, что в них идет речь об увеличении поверхности нагрева.
– В более ранней схеме одна или две жаровые трубы представляют продолжение топки. Это и есть прототип вашего предложения (рис. 128), – сказал Магик, обращаясь к Стефенсону. – По сути, вы увеличили число таких параллельных трубок. А в более поздней схеме функции воды и горячих газов поменялись местами: здесь вода проходит по трубкам, а трубки обтекает горячий газ. Вообще-то, котлостроение – это целое направление в развитии техники, мы же знакомимся пока только с азами, – Магик дал понять, что не собирается далее развивать эту тему, и предложил Стефенсону продолжить рассказ о своем паровозе.

//-- Рис. 128. Паровоз Д. Стефенсона с подвеской на паровых амортизаторах (1815 г.) --//
– Вернусь к одной из основных проблем – тряске. Ведь она не только создавала неудобства пассажирам, но разрушала дорогу и разбалтывала соединения паровоза. В 1814 году мы впервые стали применять рессоры на паровозах, а в 1815 году я получил патент на локомотив с паровыми амортизаторами (см. рис. 128), – изобретатель показал схему паровоза, у которого все агрегаты, кроме небольшой рамы и цепной передачи, были подвешены на паровых цилиндрах. – Поскольку пар – сжимаемый газ, то получается очень мягкая подушка. Но конструкция оказалась дорогой, да и утечки пара были очень велики. Пришлось отказаться от этого решения в пользу многолистовых рессор, – Стефенсон уже хотел перейти к другой установке, но Магик остановил его:
– Через сто пятьдесят лет, когда конструкторы научатся делать хорошие уплотнения, ваше изобретение найдет применение в управляемых пневматических подвесках транспортных машин.

//-- Рис. 129. Приводной и парораспределительный механизмы, используемые в первых паровозах Д. Стефенсона --//
   Стефенсон подвел друзей к механизму управления парораспределением (рис. 129):
   – До сих пор мы использовали простейшую схему, в которой скользящий распределитель приводится в движение эксцентриками на валу вращаемых колес и движется взад-вперед относительно каналов цилиндра. Периодически пар впускается в рабочую камеру цилиндра, тем самым сообщая поршню возвратно-поступательное движение, которое затем преобразуется во вращение колес.
   – В чем же недостатки этого устройства? – удивился Дима.
   – Это устройство не позволяет регулировать поступление пара в цилиндр в процессе каждого хода. А еще оно не может реверсировать движение (поменять направление) в том случае, когда поезду требуется сдавать назад. Не вдаваясь в подробности, отмечу, что я уже близок к цели. Вот если бы мы встретились чуть позже, – сказал Стефенсон и взглянул на Магика.
   – Уж в этом-то нет проблем, – заявил Магик, а Дима вдруг увидел, что их собеседник постарел лет на десять, а перед ними был паровоз гораздо больше «Ракеты».
   Стефенсон продолжил свои пояснения, как будто они и не прерывали беседу:
   – Этот замечательный паровоз «Вулкан» (рис. 130) полностью сконструирован моим сыном Робертом. Таких локомотивов уже много на наших дорогах. С его изображением даже выпускают почтовые марки и медали. По сравнению с «Ракетой» здесь масса новых решений, самое главное – здесь применен новый механизм парораспределения (рис. 131). В отличие от предыдущей схемы (см. рис. 129), в нем между эксцентриком и ползуном парораспределителя расположено звено «кулиса». С ее помощью можно изменять длину всей соединительной цепочки звеньев и регулировать параметры работы парораспределителя.

//-- Рис. 130. Паровоз «Вулкан» (1849 г.) --//

//-- Рис. 131. «Кулиса Стефенсона» – первый механизм управления парораспределением --//

//-- Рис. 132. Механическая система парораспределения («кулиса Вальшаерта»), устанавливаемая на паровозах большинства американских компаний в XIX–XX вв. --//
   – Ваш механизм вошел в историю под названием «кулиса Стефенсона», хотя конечно же речь идет не об одном звене, а о целой системе звеньев. Но что самое важное, у вашей кулисы оказалось много поклонников. Можно назвать несколько десятков известных имен изобретателей и ученых, пытавшихся ее усовершенствовать либо оптимизировать ее параметры. Здесь показано одно из наиболее удачных решений. Этот механизм обеспечивает впуск пара в самом начале хода поршня, в отличие от других исполнений. Хотя каждому из последующих изобретений присваивалось имя автора, но в основе остается ваше знаменитое изобретение, – и в заключение Магик решил подчеркнуть значение деятельности великого изобретателя: – Кроме того что вас будут считать основателем паровозостроения, вас изберут президентом всемирно известного Института инженерной механики. Затем на этом посту вас сменит Роберт Стефенсон – замечательный конструктор, ваш сын и ученик.
   Дима заметил Магику:
   – Может быть, напрасно ты сообщаешь людям об их будущем.
   – Это говорится для тебя, а не для них, в их памяти не останется ничего, – вполголоса ответил Магик. – Ты не задумался, почему Триветику при всем его таланте не удалось завершить свои дела, а у Стефенсона творческая жизнь прошла так гладко и удачно? Все дело в развитии технологий. Триветик немного вырвался вперед по сравнению с возможностями производства. Ему нужны были рельсы, а их производство было очень дорогостоящим. Конструкцию парового котла невозможно было улучшить, так как не было освоено производство металлических трубок. Да и изготовлять многие детали и соединения с достаточной точностью также еще не научились.

Как делать железные листы для труб и рельсы для железных дорог

   – Так что же, получается так, что успеху Стефенсона способствовали изобретения в других областях техники, а Триветик не имел таких возможностей, – сообразил Дима и тут же попросил Магика рассказать, как же делали рельсы и металлические трубки в эпоху Стефенсона.
   – Чтобы узнать об этом, побываем на одном из металлургических заводов, но прежде я хотел бы показать, с чего все начиналось. Понятно, что с помощью ковки получить ровные стержни или тонкие листы железа для того же корпуса котла или для трубок невозможно. Поэтому и придумали непрерывно обжимать металлическую полосу между вращающимися валками.
   Как обычно, свой рассказ Магик сопровождал демонстрацией соответствующих изображений. Вот и сейчас на экране появился один из первых прокатных станов (рис. 133) – прокатная клеть, приводимая в движение водяным колесом. Между вращающимися валками закладывали кованый горячий кусок металла. Валки обжимали и протягивали металл, в результате получалась более тонкая и ровная полоса.

//-- Рис. 133. Прокатная клеть (XVIII в.) --//
   – Так просто можно получить очень тонкий лист? – спросил Дима.
   – Это далеко не просто. За один проход можно обжать полосу или лист на небольшую величину, затем, уменьшив с помощью винтового механизма зазор между валками, необходимо повторить процесс. Так делают до тех пор, пока не получат нужную толщину. – Магик демонстрировал это уже на другом рисунке (рис. 134). – Этот небольшой стан отличается от предыдущего поступательным (без перекосов) сближением валков при регулировании зазора между валками, а два груза на рычагах обеспечивают прижатие валков к прокатываемому листу с постоянной силой. Кстати, с помощью прокатки, так же как и ковки, существенно улучшаются свойства металла.
   – С листами все ясно, а как все-таки делали рельсы? – Диме не терпелось узнать все сразу, на что Магик спокойно отвечал:
   – Собственно, процесс такой же, вот только валки нужны не гладкие, а специально профилированные. По-настоящему развитие прокатного дела началось в Англии с усовершенствований, внесенных Генри Кортом. В 1783 году ему был выдан патент на прокатный стан, в основном предназначенный для получения обычных болванок (заготовок для деталей), которые нуждались в последующей механической обработке. При прокатывании качество металла повышалось, да и процесс был производительнее ковки. Изготовлять прокаткой рельсы, профильные балки и бандажные полосы для вагонных колес стали уже после смерти изобретателя в начале ХГХ века.

//-- Рис. 134. Прокатная листовая клеть (кон. XIX в.) --//
Магик предложил посетить металлургический завод и посмотреть, как же все-таки делают рельсы. Дима не успел ответить, как почувствовал сильную жару и увидел, что они находятся в длинном цехе. Хорошо еще, что они шли по узенькому навесному мостику вдоль стены здания и смогли наблюдать за движением раскаленных болванок с приличного расстояния.
Тем временем работа в цехе шла своим чередом. С помощью крана из печи выгрузили большую раскаленную болванку и по роликам направили к первой прокатной клети. Огромными щипцами с колоссальным напряжением сил рабочие вставили конец болванки между вращающимися навстречу друг другу валками. Дима успел только заметить, что валки имели ступенчатый профиль, а зазоры, образованные кольцевыми выемками валков, были в виде прямоугольников. Эти зазоры по длине валков уменьшались в своем сечении (рис. 135, 136).

//-- Рис. 135. Прокатные валки чистовой клети для получения профиля рельса (XIX в.) --//

//-- Рис. 136. Трехвалковая прокатная клеть (1-я пол. XX в.) --//
   Тем временем с другой стороны клети вместо болванки буквально вылетел длинный и довольно толстый стержень. Его сдвинули в сторону, откатили по роликам в исходное место перед клетью и снова завели его конец в зазор между валками. Но это был уже другой зазор меньшего сечения, и находился он рядом с первым. С обратной стороны выполз более тонкий стержень. Его снова вернули на прежнее место, и все повторялось до тех пор, пока не получилась длинная и тонкая плеть.
   Полученную плеть направили к другой прокатной клети, в которой профиль зазоров между валками был фасонным. Он тоже был переменным по длине валков и в самом конце в точности соответствовал профилю готового изделия. На второй клети процесс проходил подобно тому, что было на первой. Спустя несколько минут уже готовый рельс присоединился к сдвинутым в сторону ранее полученным изделиям.
   – Это еще не все. После остывания рельсы выпрямляют и обрезают их концы, – сказал Магик, как будто речь шла об обыденном деле, но тут же напомнил: – Для обрезки рельса применяют дисковую пилу, которую мы показывали Жаку Бессону.
   Дима кивнул головой и дал оценку увиденного:
   – По-моему, нерационально возвращать заготовку все время на исходное место. Ведь это очень тяжелая работа.
   – Процесс прокатки все время совершенствуют, а это всего лишь один из первых рельсовых станов. В 1871 году американский изобретатель А. Холлей предложил прокатную клеть с тремя валками. В ней верхний и нижний валки вращаются в одну сторону, а средний – в другую сторону. Поэтому заготовку при движении вперед пропускают между нижним и средним валками, а при движении назад – между верхним и нижним валками. Но при этом перед станом пришлось устанавливать подъемные столы с роликами. По данной схеме многие прокатные клети выпускали и в XX веке. Здесь показана конструкция одной из них, – Магик спроецировал на стену изображение клети. – Двухвалковые клети при этом не потеряли своей значимости, к тому же в 1880 году английский инженер Д. Рамсбот предложил реверсировать вращение валков. Процесс получился таким же, как в трехвалковой клети, но валков осталось всего два.

Получение труб

Дима вспомнил, что они еще не познакомились с процессом изготовления трубок для котлов. Он решил, что здесь все будет намного проще, но Магик его разочаровал:
– Изготовление труб или трубок – довольно сложное дело, во времена Стефенсона еще было далеко до их прокатки. Трубку формовали из тонкой полосы кузнечным способом. Сначала края горячей полосы сворачивали в коническую трубку, а затем заготовку протягивали сквозь отверстие в специальном приспособлении. Кроме того, что трубка принимала цилиндрическую форму, края заготовки, перекрывающие друг друга, при этом сваривали.

//-- Рис. 137. Изготовление прямошовной трубы из полосы (нач. XIX в.) --//
   – Магик, а в наши дни трубки делают иначе? – уточнил Дима.
   – К концу XX века было придумано много способов изготовления труб, но данный способ продолжают применять, хотя оборудование для него претерпело изменения, – сказал Магик и стал давать пояснения по заранее подготовленным иллюстрациям: – Если раньше кузнец манипулировал щипцами, то в современном процессе человек почти не участвует. Несколько пар профилирующих валков (роликов) образуют из полосы трубу довольно точной формы, кромки полосы прижимаются друг к другу Все это происходит в горячем состоянии, и прижатые кромки сплавляются. Образуется малозаметный стык, после чего калибрующие ролики придают трубе точную цилиндрическую форму.
   А вот еще один способ, практически повторяющий получение труб в кузнечном процессе, но здесь полоса уже сворачивается в трубку роликами. Затем образованная таким образом трубка протягивается сквозь волоку. При этом внутрь трубки вставлена цилиндрическая оправка (рис. 137, 138, 139).

//-- Рис. 138. Изготовление трубы из полосы и ее калибровка (придание точной формы) при протягивании через волоку (2-я пол. XX в.) --//

//-- Рис. 139. Изготовление прямошовной трубы (2-я пол. XX в.) по усовершенствованному способу американца Моона (1932 г.) --//
   В начале и середине XIX века изготовление трубок осуществляли в основном сворачиванием из полосы с последующей кузнечной сваркой кромок. В 1885 году был предложен оригинальный способ прокатки бесшовных труб. Значимость его столь велика, а замысел столь необычен, что, думаю, стоит встретиться с его изобретателями. Итак, мы уже в Германии, в городе Ремшайде, на крупнейшем трубопрокатном комбинате.
   Наши друзья оказались в просторном цехе, где было довольно жарко, по роликовым конвейерам светились и ползли раскаленные заготовки, повсюду виднелись установки непонятного назначения. К одной из таких установок Магик направил Диму и Робика.
   Дима остановился и как зачарованный стал наблюдать за процессом прокатки. Сплошная, раскаленная добела заготовка втягивалась между рифлеными поверхностями вращающихся валков со скрещивающимися осями. С обратной стороны валков выползала уже готовая труба, почему-то большего диаметра, чем сама заготовка. Процесс шел очень быстро. Рабочие, ловко выдернув из трубы дорн (стержень с конусным наконечником), откатили трубу в сторону и подготовили стан к следующему циклу (рис. 140).
//-- Винтовую прокатку труб предложили братья Маннесманы --//

//-- Рис. 140. Прошивка в заготовке отверстия дорном по способу Маннесманов (Германия, 1885 г.) --//
   Дима так увлекся, что не заметил, что Магика нет рядом, и лишь после его появления в сопровождении двух господ средних лет оторвался от наблюдения за процессом.
   – Это мои друзья: Дима – молодой человек из XXI века и Робик – интеллектуальный робот, как и я, – Магик представил друзей хозяевам завода. – А это братья Рейнхард и Макс Маннесманы – знаменитые изобретатели винтовой прокатки труб, и они готовы ответить на твои вопросы, Дима.
   У Димы после всего увиденного возникло много вопросов:
   – Как же вам пришла мысль осуществить такой процесс, здесь решение явно не очевидное? – спросил он.
   Братья переглянулись, и Рейнхард, видимо по праву старшего (на один год), стал объяснять:
   – Занимаясь обжатием круглой заготовки (рис. 141), мы заметили, что внутри ее образуется полость, которую можно увеличивать, если при этом заготовку перекатывать. А дальше совсем просто, достаточно по всей длине прошить ее дорном.

//-- Рис. 141. Физическая картина течения материала при обжатии круглой заготовки(радиальном периодическом сжатии и последующем повороте) --//
   Макс обобщил слова брата:
   – Заготовку нужно обжать, сообщить ей вращение и продольное движение, а если сложить эти два движения…
   – То получится винтовое движение, – догадался Дима.
   – А дальше мы вспомнили про фрикционную винтовую передачу (рис. 142), и результатом явилось это изобретение.
   Затем Магик, используя рисунок (рис. 143), обобщил все сказанное и рассказал, как в последующем развивался метод Маннесманов. Дима не заметил, как они оказались на улице, а братьев-изобретателей больше не было рядом.

//-- Рис. 142. Винтовая фрикционная передача --//

//-- Рис. 143. Изготовление (прокатка) труб (2-я пол. XX в.) по способу Маннесманов с использованием гладких конусных валков и профилирующего упора --//
– Нам еще нужно изучить волочение проволоки и трубок, а затем заняться обработкой металлов резанием, – Магик сообщил о плане их дальнейшего путешествия.

Волочение проволоки и труб

   – Зачем нам нужна какая-то проволока, да еще и волочение? Разве нет более важных тем? – удивился Дима.
   На что Магик заметил:
   – Знаешь ли ты, что электрических проводов требуются миллионы километров?
   – Но ведь мы изучаем историю техники, а не проблемы современной техники, – возразил Дима.
   – Уже в XIX веке весь мир был окутан телеграфными проводами. Их протяженность в 1866 году составляла 284 тыс. км, а в конце века достигла 1 млн 830 тыс. км. Затем потребовалось очень много проволоки для электродвигателей и электротрансформаторов. Да что я говорю, вспомни, из чего делали и делают, например, разного рода сетки и сита, пружины, арматуру для железобетона и стальные канаты, – Магик не стал больше убеждать Диму в важности темы, а просто показал ему одну картину из прошлого (рис. 144). – Видишь, здесь мастер протягивает через сужающееся отверстие проволоку, и она становится тоньше. Это делается с помощью водяного колеса и кривошипно-ползунного механизма. Причем мастеру требуется только переставлять на проволоке захватное устройство, а оно, движимое гибким шатуном, шаг за шагом продраивает проволоку через отверстие.

//-- Рис. 144. Волочение проволоки из железа (XV в.) --//

//-- Рис. 145. Волочение проволоки из золота или серебра (XV в.) --//

//-- Рис. 146. Принципиальные схемы волочения (XX в. --//
   А здесь (рис. 145) проволоку из более мягкого металла (серебра или золота) вручную протягивают через отверстие.
   Первый промышленный волочильный стан был создан в 1871 году в Англии. Не вдаваясь в подробности дальнейшего постепенного совершенствования процесса, можешь посмотреть схему современной волоки (рис. 146). Остается только предусмотреть непрерывное или шаговое протягивание и наматывание проволоки, а как уменьшить диаметр трубок, также показано на рисунке.
   После этого Магик сообщил, что сейчас они вернутся в Англию в начало XIX века.

Генри Модели и Джеймс Несмит

Они оказались перед кирпичным зданием, вывеска на стене которого свидетельствовала о том, что оно принадлежит Генри Модели. Но что это – стена как по волшебству стала прозрачной, и они увидели огромную паровую машину Уатта (рис. 147), указав на которую Магик заметил:
– Если Ползунов применил пароатмосферную машину для привода двух установок, то здесь паровая машина используется для привода десятков станков и агрегатов.

//-- Рис. 147. Паровая машина на заводе Генри Модели --//
   Дима с сомнением покачал головой, а Магик продолжил:
   – Паровая машина непрерывно вращает длинный вал, установленный вдоль всего цеха. На валу закреплены шкивы доменных передач – для каждого станка своя передача.
   – Понятно, но ведь режим работы у каждого станка свой, – засомневался Дима.
   – Здесь для удобства работы по такой схеме предусмотрена возможность отключать любой станок от общего приводного вала. Для этого достаточно сдвинуть ремень с приводного шкива на свободно вращающийся. Данная разветвленная схема передачи движения будет применяться повсеместно на заводах и фабриках до начала XX века, пока не начнут внедрять индивидуальный электрический привод для каждого станка, а в последующем и для каждого агрегата.
//-- Генри Модели – изобретатель токарно-винторезного станка с «самоходным суппортом» и основоположник машиностроения --//
   Тем временем наша дружная компания оказалась внутри цеха. Их сразу же поразило множество станков, установленных один за другим. У каждого станка стояли тележки с заготовками и готовыми деталями. Практически на всех станках кипела работа, и, как заметил Дима, рабочие все делали неспешно, но слаженно.
   Навстречу им по проходу между станками шли, оживленно разговаривая, два господина. Один из них, высоколобый, с одутловатыми щеками и проницательным взглядом, пожилой мужчина, тяжело ступая, шел впереди. Чуть приотстав, с бумагами в руках легкой походкой двигался вихрастый молодой человек. Увидев незнакомцев, они остановились, рассматривая Магика и Робика, не обращая никакого внимания на Диму.
   – Интересные компактные механизмы и, кажется, выполненные с высокой точностью, – наконец произнес старший господин.
   Молодой человек покачал головой и сказал, что ему непонятно, откуда они могли взяться, ведь никто из известных ему механиков не мог создать подобное.
   – Вы же знаете, что изготовлять детали и механизмы точнее, чем у вас, пока не способен никто, – сказал он, обращаясь к старшему.
   На что Магик только рассмеялся:
   – Вряд ли стоит рассуждать о наших создателях, так как мы явились из XXI века, чтобы познакомить этого молодого человека с основателем станкостроения Генри Модели.
   – Так это я и есть, – представился старший, – а это мой лучший ученик и помощник Джеймс Несмит.
   Магик был в восторге:
   – Вашего ученика ждет великое будущее. С ним мы намерены встретиться лет через двадцать, тогда ему будет что показать нам. А вас, господин Модели, хочу заверить, что Джеймс Несмит не только сам создаст великолепные изобретения, но и будет прославлять своего учителя.
   Они подошли к длинному ряду станков, и Модели обратил внимание своих гостей на два отличающихся друг от друга станка (рис. 148). На одном из них шла интенсивная работа.

//-- Рис. 148. Станки Генри Модели (нач. XIX в. --//
   Мастер старался изо всех сил, вытачивая деталь. Пот с его лица лился градом, а он не мог оторвать рук от длинного резца, иначе вытачиваемая деталь могла быть испорчена.
   Зато за другим станком молодой человек стоял спокойно, а деталь на нем обрабатывалась как бы сама собой. Мастер лишь иногда поворачивал рукоятки на суппорте, который непрерывно полз вдоль вращающейся заготовки.
   – Эти два станка установлены рядом специально, чтобы, показывая их гостям, демонстрировать преимущества моего станка с самоходным суппортом. Кроме того, начинающий токарь должен сначала поработать на старом станке, на котором нет суппорта, а есть только подставка для резца. Кстати, все остальные станки в этом цеху тоже имеют самоходный суппорт. Хочется отметить и высокую точность изготовляемых деталей, которая старыми мастерами прошлого века достигалась только благодаря их искусству. С помощью самоходного суппорта удалось делать детали настолько точными, что появилась возможность их взаимозаменяемости. Например, если винты мы изготовляем на одном станке, а гайки – на другом, то любой винт должен подходить к любой гайке. В самом начале нам пришлось выпускать большое количество блоков для всего корабельного флота, при сборке которых каждую втулку можно было вставить в соответствующее отверстие блока, с легкостью соединяя другие детали. Благодаря точности обработки деталей удалось создать сборочную линию для довольно сложного механизма замков.
   – Не совсем понятно, почему суппорт сам ползет по направляющим, – выслушав изобретателя, решил уточнить Дима.
   Изобретатель на мгновение задумался, как бы попроще объяснить. На помощь пришел его ученик: он развернул лист бумаги, на котором была изображена схема станка, и кратко пояснил:
   – Суппорт перемещается вдоль направляющих благодаря ходовому винту. Вращение винту сообщается с помощью зубчатой передачи, установленной между винтом и заготовкой или шпинделем станка. Поэтому между скоростью вращения заготовки и движением резца существует строгое соответствие. Благодаря этому при нарезании винтов мы можем быть уверены в постоянстве шага резьбы и что все нарезаемые винты будут одинаковыми.
   – Так что же, можно нарезать винты только одного размера? – спросил Дима.
   Несмит с удивлением отметил про себя сообразительность юноши и продолжал:
//-- Нарезание зубчатых колес – еще более сложный процесс, чем нарезание винтов --//
   – Мы можем нарезать различные винты, используя набор из двадцати восьми зубчатых колес с числом зубьев от 15 до 50.
   – А можно ли на этом станке получать гладкую поверхность? – неожиданно спросил Дима.
   Несмит же спокойно отвечал:
   – Даже при обработке гладкой поверхности резец движется по винтовой линии в результате сложения вращения с линейным движением. Только в этом случае нужно очень медленно перемещать резец, и одной пары шестерен недостаточно, нужна целая система зубчатых передач. В принципе это возможно, но пока осуществимо лишь при ручном перемещении суппорта, вращая рукоятку. Зубчатые колеса мы также делаем на нашем заводе. Для этого нам пришлось перенять опыт мастеров часовых дел. Но у них иные требования к зубчатым передачам: в часах почти не играет роли профиль зубьев, а важно их количество и точное расположение. Математики еще в конце XVII века определили, что для точного вращения профиль зуба должен быть циклоидальным, [2 - Циклоида – линия, которую описывает точка колеса, катящегося без проскальзывания по плоской поверхности.] – тут Несмит развернул второй лист бумаги и пояснил (рис. 149, 150): – Здесь фреза, изготовленная очень опытными мастерами, вырезает впадину между зубьями в соответствии с требуемым профилем. Затем с помощью делительной головки заготовку поворачивают точно на один угловой шаг [3 - Угловой шаг – угол между двумя радиусами, проходящими через два соседних зуба.] и вырезают следующую впадину.

//-- Рис. 149. Нарезание (фрезерование) зубьев зубчатого колеса на станке (рисунок Джеймса Несмита, 1841 г.) --//

//-- Рис. 150. Один из современных методов нарезания зубьев (известен с кон. XIX в.) --//
   Дима обратился с общим вопросом к своим собеседникам:
   – Вот вы все время говорите о резцах и фрезах. Они конечно же тверже тех деталей, которые ими приходится обрабатывать. А как их изготовить, какие инструменты и материалы приходится использовать для этого?
   Модели отметил, что резцы и фрезы они делают из закаленной стали, а шлифовать их приходится с помощью вращающегося круга из абразивного материала. Шлифовальный станок очень прост, и поэтому качество обрабатываемых на нем изделий зависит от искусства мастера.
   Магик согласно кивнул головой и добавил:
   – Пройдет немногим больше ста лет, и появятся различные еще более твердые материалы, чем закаленная сталь. Не только инструменты, но и валы, и зубчатые колеса придется шлифовать. Да и требования к точности обработки возрастут, и без шлифования не обойтись при изготовлении не только мелких, но и крупных деталей.
   Магик спроецировал изображение большого шлифовального станка (рис. 151) и пояснил, что принципиальная схема здесь та же, что и токарного станка уважаемого изобретателя Модели, но вместо резца установлен шлифовальный круг, и все действия выполняются только с помощью приводов, без участия человека.

//-- Рис. 151. Шлифовальный автоматический станок для обработки длинномерных деталей с высокой точностью (кон. XX в.) --//
   Модели засомневался:
   – Так что же, ваши приводы могут сами думать?
   – Нет, не могут, но я сказал «действия», а человек задает программу этих действий с помощью специальных автоматических устройств.
//-- Джеймс Несмит – знаменитый изобретатель парового молота --//
   Магик на этом завершил свои объяснения, поблагодарил Модели и Несмита за интересную беседу. Дима заметил, что оба изобретателя прошли вперед, о чем-то оживленно разговаривая. Они уже забыли о встрече с гостями из будущего.
   И вот друзья уже стоят перед воротами громадного заводского цеха среди большого количества собравшихся здесь людей. На роскошных колясках подъезжали богато одетые люди.
   Мужчины в черных фраках, женщины в пышных белых платьях ступали прямо из колясок на устилавший дорогу ковер.
   – Магик, ты, наверное, ошибся, и мы попали не на производство, а на какой-то праздник, – заметил Дима.
   На что Магик спокойно ответил:
   – Не спеши с выводами, просто мы попали на презентацию парового молота, изобретенного Джеймсом Несмитом, и через несколько минут здесь соберется вся лондонская знать.
   Войдя в цех с противоположной стороны, Дима решил, что они попали в ад.
   Грохот и чад сопровождали их на каждом шагу, и все вокруг было покрыто копотью. На них никто не обращал внимания. В громадной печи полыхал огонь. Послышались чьи-то команды, и десяток рабочих громадными клещами слаженно и быстро захватили раскаленную болванку и, вытащив ее из печи, положили на платформу тележки. Затем они, так же слаженно действуя, подкатили тележку к молоту, походящему на громадный молоток, который с большой частотой наносил удары по раскаленной болванке. Рабочие с трудом успевали ее поворачивать. При каждом ударе сыпались искры, и заготовка постепенно принимала форму цилиндра.

//-- Рис. 152. Паровой молот Джеймса Несмита (Англия, 1842 г.) --//
Магик сказал, что им нужно спешить на презентацию, которая вот-вот начнется. Они быстро пошли к выходу и на ходу Дима заметил краны, перемещавшие заготовки. Наконец, они присоединились к толпе приглашенных господ и постарались протиснуться поближе к новому молоту (рис. 152). Размеры его превосходили все ожидания. Он напоминал собой вросшего в землю гиганта с широко расставленными ногами. На площадке, приделанной к одной из ног, стоял сам изобретатель. Это был уже не тот вихрастый юноша, с которым они встречались у Модели, а солидный и уверенный в себе мужчина. Несмит объявил, что он пригласил сюда столь уважаемых гостей, чтобы продемонстрировать возможности нового парового молота:
– Я получил заказ изготовить гигантский вал диаметром 750 миллиметров для самого большого в мире парохода «Великобритания». Ни один из существующих молотов не способен отковать заготовку такого размера. Поэтому было решено создать молот не только крупный, но и более мощный и точный. Конструктивно молот прост: паровой цилиндр непосредственно (без каких-либо механизмов) поднимает тяжелую ударную часть (бабу с бойком) и бросает ее с большой высоты. Этот молот самый послушный (рис. 153), он может ударять с любой силой, а остановить ударную часть я могу на любой высоте. Дело в том, что пар из цилиндра можно выпускать как быстро, так и медленно, тем самым регулируя скорость падения ударной части. Я вам приготовил сюрприз.

//-- Рис. 153. Механическая система управления автоматическим паровым молотом Джеймса Несмита (1843 г.) --//
   Несмит повернул рычаг управления, и ударная часть поползла вверх по направляющей. Затем изобретатель поставил на рабочий стол молота хрустальную рюмку и вложил в нее сырое яйцо, выступающее над краями рюмки. Затем он слегка нажал на рычаг, и ударная часть полетела вниз. Присутствующие ахнули. Но в какое-то мгновение Несмит отпустил рычаг, и тяжелая баба массой 2,5 тонны остановилась на высоте 10 сантиметров от поверхности стола.
   Когда ударная часть была опять поднята вверх, раздались аплодисменты: на рабочем столе целехонькой стояла рюмка с разбитым яйцом.
   Дима спросил Магика:
   – Не можем ли мы подойти к изобретателю и поговорить с ним?
   Магик задумался и сказал:
   – Я решил немного пофантазировать и совместить с этим событием некоторые другие, которые произойдут позже, но в несколько измененном виде.
   Обстановка слегка изменилась, а Несмит как ни в чем не бывало продолжал свою речь:
   – Это еще что! Молот может работать в автоматическом режиме.
   Рабочие подкатили на тележке небольшую болванку и положили ее под ударную часть. Несмит повернул какие-то рычажки, ударная часть опустилась.
   Послышался негромкий удар, а затем удары посыпались один за другим. Рабочие успевали только поворачивать заготовку, чтобы придать ей круглую форму. Несмит еще повернул слегка рычажок, и удары стали совсем слабыми, а затем боек стал только слегка касаться заготовки, не нанося ударов. Рабочие ловко переложили на тележку заготовку и откатили ее. Опять послышались аплодисменты, но изобретатель на этом не успокоился и обратился к присутствующим:
   – Не желает ли кто на время одолжить карманные часы, чтобы еще больше убедиться в точности работы моего молота?
   Вперед вышел какой-то господин, достал из кармана золотые часы, украшенные бриллиантами, и вручил их изобретателю. Несмит быстро положил часы на рабочий стол, пока тот не передумал, и запустил молот. Ударная часть остановилась на небольшой высоте и стала довольно часто опускаться вверх-вниз. Изобретатель стал аккуратно двигать рычажки управления, и все увидели, как ударная часть, продолжая подниматься и опускаться, все больше приближалась к часам, пока до них не осталось несколько миллиметров. Издалека казалось, что она уже молотит по часам. Чтобы не шокировать далее владельца часов, Несмит остановил молот и извлек целехонькие часы.
   Магик шепнул Диме на ухо, что этот прием опытные мастера в дальнейшем будут показывать своим ученикам еще не раз. Но вот, наконец, изобретатель освободился, и друзья подошли к нему. Как ни странно, он их узнал и повел в свой кабинет. Дима успел спросить:
   – Как все-таки вам пришла в голову мысль создать такой прекрасный молот?
   Несмит открыл книгу и показал рисунок:
   – Смотрите, это молот, изобретенный еще Жаком Бессоном (рис. 154).

//-- Рис. 154. Ковочный молот Жака Бессона с ручным приводом (1560 г. --//
   – Да мы с ним встречались, но молота не видели, – Дима вспомнил обещание Магика показать молот Бессона.
   – Видите штыри на вращающемся валу? Они поднимают рычаг – большой молоток. Когда молоток соскакивает с них, то ударяет по заготовке, лежащей на наковальне. Этот принцип действия был заложен и в последующих конструкциях. А то, что вы видите сейчас, – типовое решение кулачкового молота (рис. 155). Прежде получалось так, что при использовании паровой машины сначала возвратно-поступательное движение преобразуют во вращательное, а затем вращательное движение преобразуют в возвратно-поворотное. Кстати, в молоте самого Джеймса Уатта (рис. 156) тоже довольно сложная схема преобразования движения. В такой сложности нет никакой необходимости. Вот я и решил исключить промежуточный механизм, а что из этого получилось, вы уже видели.
   В приводе молота ведомым звеном является рычаг, на конце которого установлен боек. Боек поднимается благодаря паровому двигателю, а опускаясь под действием силы тяжести, совершает удар.
   – Как вам удалось автоматизировать процесс ковки? – спросил Дима.
   – До автоматизации всего процесса ковки, думаю, еще далеко, я же просто поставил регулируемые упоры, которые в нужном месте переключают движение парораспределителя, требуется лишь отрегулировать этот механизм.

//-- Рис. 155. Ковочные кулачковые молоты (XIX в.) --//

//-- Рис. 156. Паровой молот Джеймса Уатта (1784 г.) --//

//-- Рис. 157. Паровой молот двойного действия (кон. XIX в.) --//
   – Вы создали действительно замечательный молот. Пройдет всего несколько лет, и это изобретение завоюет мир. Более того, его будут непрерывно совершенствовать. Ваш современник Делен предложит впускать пар не только в нижнюю полость цилиндра, но и в верхнюю полость, тем самым не надо будет больше увеличивать массу ударной части, чтобы усилить удар. Ваш молот успешно будут применять как для ковки, так и для штамповки, – Магик показал при этом молот (рис. 157) гораздо больший, чем у Несмита, и рассказал, как на нем будут штамповать вагонные колеса уже в конце XIX века, но Дима прервал его:
   – Ты забыл объяснить, чем штамповка отличается от ковки, а ведь я в этом пока не разбираюсь.
   – Вспомни, как Нартов штамповал монеты и медали на винтовом прессе. Здесь происходит нечто подобное. Для изготовления вагонного колеса берут две части штампа – верхнюю и нижнюю (рис. 158). Внутренняя полость соответствует форме колеса. Требуется, подняв верхнюю часть, вложить раскаленную заготовку и несколькими ударами молота прижать верхнюю часть к нижней. Когда обе части сомкнутся, размягченный металл равномерно заполнит внутреннюю полость между частями штампа. После остывания остается только вытолкнуть штампованное изделие из формы, – Магик закончил объяснение процесса.

//-- Рис. 158. Штамповка вагонных колес (кон. XIX в.) --//

//-- Рис. 159. Ковочный кран и ручной кантователь (кон. XIX в.) --//
   Изобретатель утвердительно кивал головой, да и Диме стало все понятно. Он решил, что пора переходить к другим изобретениям, но у Магика вдруг возник вопрос:
   – Молот-то хорош, но что вы делаете, чтобы облегчить труд рабочих, которым нелегко обращаться с тяжелыми заготовками, да еще при такой жаре?
   – Что касается жары, то в ближайшее время на заводе будут установлены вентиляторы, а вот с механизацией труда пока не просто: пока есть лишь краны, которые удерживают заготовку в печи и переносят ее к молоту (рис. 159). Для длинных заготовок используем два крана, – объяснил Несмит.
   Магик спроецировал на стену несколько изображений и пояснил:
   – В XX веке этому вопросу будет уделяться большое внимание. Будут придуманы разные машины, и наиболее интересные из них – манипуляторы. Манипулятор в кузнечном цеху может передвигаться, поворачиваться, захватывать заготовку и перемещать ее. Манипулятор во всем напоминает руку человека, но только намного сильнее.

//-- Рис. 160. Манипулятор для обслуживания ковочно-штамповочных прессов и нагревательных печей (2-я пол. XX в.) --//

//-- Рис. 161. Устройства для манипулирования тяжелой и длинной заготовкой (1-я пол. XX в.) --//
   Дима удивленно заметил, глядя на рисунки (рис. 160, 161):
   – Так это же настоящие роботы, но только очень сильные!
   – Нет, Дима, пока это такие же машины, как и грузоподъемные краны, так как без человека они и шагу не могут шагнуть. Вот если их полностью сделать автоматическими, тогда можно будет назвать их роботами. Манипуляторы появятся уже в конце XIX века, а в течение XX века они будут совершенствоваться. Сначала дополнительно к ним для обработки длинных заготовок будут пользоваться ковочными кранами в виде балки на тележках, движущихся по рельсам, которые опираются на колонны здания. А вот здесь (рис. 162) показано перемещение длинной заготовки с помощью двух манипуляторов уже в конце XX века.

//-- Рис. 162. Современная автоматизированная система обработки длинных цилиндрических заготовок --//
Когда Магик свернул проектор, Несмит уже потерял интерес к путешественникам и куда-то заторопился. Дима понял, что у того еще много дел, ведь он хозяин такого крупного завода. Их встреча на этом завершилась.

Федор Блинов – изобретатель гусеничного хода

   Магик обратился к Диме с необычным вопросом: – Что ты считаешь главным изобретением древности, которое круто изменило жизнь людей на земле?
   – Мне кажется, это рычаг, – неуверенно ответил Дима. Магик только хмыкнул:
   – С рычагом человек встречался на каждом шагу, а что такое было изобретено, чего не было в природе?
   Как только Дима услышал слово «шаг», его осенило:
   – Ну конечно же колесо – человек мог шагать, но не умел ездить.
   – Обрати внимание, что человечество все время стремится усовершенствовать именно колесные повозки и создает для них дороги, самые дорогостоящие среди которых – рельсовые. И вот нашелся человек, в корне изменивший ситуацию. Что он сделал, мы сейчас увидим, – сказал Магик.
   Уже через мгновение друзья оказались в российском городе Вольске в начале 1880 года. Несмотря на зиму, на проезжей части улицы была непролазная грязь. В ней вязли и городские коляски, и сельские телеги. Посередине дороги пара лошадей тянула необычную повозку (рис. 163). Колеса огибала замкнутая цепь с широкими пластинами-звеньями. Лошади легко преодолевали наиболее размягченные участки дороги.

//-- Рис. 163. Первый гусеничный трактор Федора Блинова (в 1879 г. ему был выдан российский патент, называемый в то время привилегией) --//
   – Это только испытания гусеничного хода. На этой повозке около 550 пудов груза (2000 кирпичей и 30 взрослых людей). Как видишь, Дима, испытания проходят вполне успешно. А вот и сам изобретатель – крестьянин Федор Блинов, – Магик вполголоса комментировал происходящее.
   Мимо прошли два солидных господина. Один из них выглядел особенно импозантно: широкоплечий, с окладистой бородой, немного сутулый. Это и был изобретатель, рядом с которым семенил полноватый человек. Он радостно раскланивался перед горожанами, аплодировавшими им. Это купец Канунников – главный спонсор данного проекта. В 1879 году они получили российский патент (привилегию) на гусеничный ход и теперь проводят испытания, а через несколько лет создадут первый в мире трактор.
   – Так что же мы стоим, давай посмотрим, как этот трактор будет выглядеть, – стал торопить Дима.
   – Для меня это не проблема, – сказал Магик и сделал широкий жест рукой.
   Обстановка вокруг почти не изменилась, но год был уже 1887-й. И хотя дорога была сухой, рабочие набросали на нее бревна и всякий хлам, так что она стала совсем непроходимой. Издалека показался пыхтящий и дымящий трактор, который, подминая под себя бревна, легко переползал через них, сильно при этом кренясь из стороны в сторону.
   – Ему явно не хватает упругой подвески катков. Да и разворачиваться он еще не умеет, – пояснил Магик, а Дима предложил узнать у самого изобретателя планы дальнейшего совершенствования машины. Но Магик сказал, что беседа с Блиновым у него не запланирована, он и сам может рассказать о дальнейших разработках.
   – Чтобы трактор мог разворачиваться, Федор Блинов догадался, что скорости гусениц должны быть разными, а для этого надо установить два паровых двигателя, отдельно подключенных к каждой из гусениц. Эта идея была реализована несколько иначе: к одному двигателю поочередно подключать одну или обе гусеницы и осуществлять разворот. В 1896 году на Нижегородской выставке был продемонстрирован новый трактор Федора Блинова, но вот дальше дело не пошло. Хотя изобретатель продолжал работать еще несколько лет, тракторостроение в начале XX века продолжало развиваться уже без него, – Магик посмотрел на погрустневшего Диму и предложил посмотреть один из вариантов быстроходного гусеничного движителя. – Это гусеничный ход одного из распространенных российских танков второй половины XX века (рис. 164). Обрати внимание, Дима, что каждый опорный каток упруго соединен с корпусом. Имеются еще и демпферы, чтобы танк меньше раскачивался. Кстати, с подвеской танка и устройством демпфера мы уже знакомились в первом путешествии.

//-- Рис. 164. Гусеничный движитель боевого танка (2-я пол. XX в.) --//

Начало эпохи автомобилестроения

   Сейчас мы переместимся в Германию и посетим Готлиба Даймлера и Карла Бенца, которые признаны первыми изобретателями автомобиля.
   – А что, разве для этого нужны какие-то признания? – удивился Дима.
//-- С мотоцикла Готлиба Даймлера началась эпоха автомобилестроения --//
   – Так уж получилось, что в конце XIX века более 400 человек претендовали на роль первого изобретателя автомобиля. Только Даймлер и Бенц одновременно и первыми в 1885 г. создали, а в 1886 г. запатентовали действительно работоспособные автомобили. Им стоило немалых усилий, чтобы освоить производство этих сложнейших машин. При жизни они никогда не встречались, но их наследники объединились и до сих пор выпускают прекрасные автомобили.
   Они оказались на лужайке перед небольшим зданием промышленного типа. На дорожке перед зданием они увидели машину, напоминающую мотоцикл, но вот колеса и рама были деревянными (рис. 165).

//-- Рис. 165. Мотоцикл Даймлера (1885 г.) --//
   Робик, подбежав к мотоциклу, стал его трогать, даже попытался что-то подкрутить.
   – Кто это хозяйничает здесь без спросу! – послышался вдруг громкий, но не сердитый голос.
   По дорожке к ним приближался солидный человек. Дима обратил внимание на красивые усы и добрый, хотя и пронизывающий насквозь взгляд.
   – Не беспокойтесь, господин Даймлер, мы ничего не испортим, – успел сказать Магик и объяснил цель их прибытия.
   Даймлер все понял и был доволен неожиданным визитом:
   – Ну что же, вам повезло: собираюсь испытать первый экспериментальный образец – у него всего два колеса. На таком образце проще проверить некоторые идеи и учесть результаты испытаний в настоящей четырехколесной машине, которая будет изготовлена в ближайшее время.
   Дима попросил объяснить работу двухколесного устройства мотоцикла (можно считать его первым мотоциклом), на что Даймлер отвечал:
   – Здесь все очень просто, почти как в велосипеде. Под сиденьем установлен одноцилиндровый двигатель. От него через ременную передачу движение передается заднему колесу.
   – А зачем это, ведь у велосипеда нет такой передачи? – спросил Дима.
   – Но мой двигатель вращает приводной вал раз в десять быстрее, чем велосипедист вращает педали, вот и пришлось ввести дополнительную передачу, – ответил изобретатель.
   – А нельзя ли мне первому проехать на этой машине? – Робик неожиданно вмешался в разговор.
   Даймлер оценивающе взглянул на него, но тут вмешался Магик:
   – Вы ничуть не сомневайтесь. Мы как раз для этих целей взяли с собой Робика. А вообще, он полноценный робот и во многих делах может заменить человека.
   Даймлер согласился и, покопавшись в моторе, дернул какую-то ручку. Мотор сначала зачихал, затем стал тарахтеть. Робик оседлал необычную машину и после небольшого инструктажа поехал по дорожке. Скорость мотоцикла была невелика, и Робик, проехав несколько кругов, остановился.
   – Ну и какие впечатления? – спросил Дима.
   – Все хорошо, но уж очень горячее сиденье, – удивился Робик.
   Даймлер сразу понял, в чем дело:
   – Двигатель можно было установить только под сиденьем, но этот недостаток будет устранен в четырехколесной машине.
   – А еще довольно сильно трясет, – добавил Робик. Для Даймлера и это не стало новостью:
   – Упругой подвеске автомобиля мы уделяем большое внимание, и уже разработано несколько вариантов. Но пока не решено, устанавливать многолистовые рессоры, как в конных колясках и паромобилях, или отдать предпочтение винтовым пружинам.
   Они вошли в здание, и Даймлер показал один из вариантов пружинной подвески автомобиля (рис. 166).

//-- Рис. 166. Пружинная подвеска и привод заднего колеса четырехколесного автомобиля Даймлера --//
   – Пока это не окончательный вариант подвески. Хотя пружина хорошо смягчает толчки и уменьшает тряску, она плохо устраняет раскачивание повозки. В этом отношении многолистовые рессоры все же лучше.
   – А где же карданный вал? – вдруг спросил Дима.
   Конечно же Даймлер прекрасно знал о карданном соединении валов, [4 - Карданное соединение (карданная передача) – устройство для передачи вращения от ведущего вала к ведомому, расположенных под углом друг к другу.] но он выбрал зубчатую передачу с внутренним зацеплением.
   – Хотя нам приходится передавать вращение между валами при переменном межосевом расстоянии, мы обходимся иными средствами. Смотрите, если сжимается пружина и ось вала перемещается относительно оси колеса, то ведущая шестерня просто перекатывается по зубчатому колесу без нарушения зацепления.
   Магик попросил не столь углубляться в устройство всего автомобиля, а рассказать немного о двигателе, тем более что это первый бензиновый двигатель.

//-- Рис. 167. Первый бензиновый двигатель Даймлера (1883 г.) --//
   Даймлер подвел друзей к только что собранному двигателю и задумался, как бы понятнее объяснить, что там внутри (рис. 167). Тут на помощь пришел Магик и сделал стенки корпуса прозрачными. Дима увидел знакомый кривошипно-ползунный механизм, а Даймлер стал пояснять:
   – Из топливного бака бензин поступает в испарительную камеру и смешивается с воздухом. Далее смесь втягивается через клапан в рабочий цилиндр. В цилиндре смесь воспламеняется с помощью специальной калильной трубочки, разогреваемой снаружи.
   – Разве здесь нет электрического зажигания? – спросил Дима.
   – Мы решили идти более простым путем, чем другие изобретатели, а время нас рассудит, – ответил Даймлер.
   – Время рассудит в пользу искрового электрического зажигания, – отметил Магик.
   Это, однако, ничуть не смутило изобретателя, и он продолжал давать пояснения, но для Димы все остальное и так было понятно.
   – Почему двигатель имеет всего один цилиндр? – задал очередной вопрос Дима.
   – Пока мы стараемся максимально упростить конструкцию, но думаю, что мы учтем опыт создателей паровых машин и разработаем двухцилиндровый двигатель, – ответил изобретатель.
   А Магик тут же добавил:
   – И вы это успешно выполните!
   При этих словах он показал изумленному изобретателю конструкцию, которую тот разработает через несколько лет (рис. 168). В представленном решении цилиндры были расположены в виде буквы V. Поршни и шатуны двигались поочередно и толкали общий кривошип.

//-- Рис. 168. Двухцилиндровый V-образный двигатель Даймлера (1889 г.) --//
   – Благодаря этому соединению двигатель станет более быстроходным и плавным в работе. Такую схему будут применять довольно широко, но вот число цилиндров при этом существенно увеличится.
   Не вдаваясь более в подробности, Магик объявил об окончании беседы.
   Даймлер вдруг вспомнил о своих делах, а наши друзья исчезли из его памяти.
//-- Карл Бенц – создатель трехколесного автомобиля --//
   Дима с друзьями пробирался через какие-то кусты. Видимо, у Магика что-то не ладилось с электроникой, так как они никак не могли выйти из леса. Наконец, сквозь ветки деревьев они увидели хорошо накатанную грунтовую дорогу. На обочине дороги стоял диковинный экипаж без лошадей на трех колесах. Около него суетилась женщина с двумя мальчиками. Один из них был сверстником Димы. Он копался в каком-то сложном устройстве под сиденьем.
   Магик направился к незадачливым путешественникам и задал обычный для данной ситуации вопрос:
   – Чем мы можем вам помочь, фрау Бенц?
   Женщина, взглянув на Магика, немного растерялась. Но, посмотрев на Диму, успокоилась, так как он был похож на ее сыновей, только одет иначе. Что касается его двух механических человечков, то мало ли изобретателей на свете, таких как ее муж, которые создают всякие необыкновенные игрушки. Правда, этот, головастый, еще и говорит, и даже узнал ее!
   Дима на этот раз решил сам рассказать о цели их путешествия:
   – Мы тоже путешественники и прибыли из XXI века, чтобы побеседовать с изобретателем первого автомобиля Карлом Бенцем, но вот очень кстати встретились с вами.
   – Мы решили покататься по окрестностям на его машине и так увлеклись, что проехали уже не меньше 180 километров. У нас возникли неполадки, и сейчас мы никак не можем найти причину, почему заглох и не заводится мотор.
   Магик посоветовал:
   – Проверьте бензопровод, возможно, он протерся, и бензин просто вылился из бака.
   Старший сын Бенца обмотал бензопровод резиновой лентой, долил в бензобак немного бензина из бутылки, и спустя несколько минут двигатель заработал. Фрау Бенц предложила подвезти своих неожиданных попутчиков.
   – Здесь не хватит всем места, – заметил Робик, на что Магик пошутил:
   – Ведь ты никогда не устаешь, а поскольку автомобиль движется не так быстро, ты побежишь рядом.
   Все же они разместились в машине и доехали до завода Карла Бенца. Правда, на одном из крутых поворотов их автомобиль чуть не опрокинулся, но в целом путешествие завершилось благополучно.
   Навстречу вышел расстроенный хозяин, но, когда увидел своих близких живыми и здоровыми, да еще и в компании каких-то необычных существ, успокоился, приветствуя жену и сыновей. Фрау Бенц представила ему гостей и объяснила, с какой целью они прибыли.

//-- Рис. 769. Схема трехколесного автомобиля (из описания к патенту, выданному Карлу Бенцу в 1886 г.) --//
   Карл Бенц очень обрадовался посланцам из будущего и пригласил их в цех. Там, оказывается, вовсю шла работа по сборке автомобилей. Дима, как всегда, принялся расспрашивать:
   – Почему вы сделали автомобиль трехколесным, ведь любая карета имеет четыре колеса? При трех колесах немудрено и опрокинуться.
   – Мне хотелось создать простой и легкий экипаж, рассчитанный на двух человек. А для переднего управляемого колеса требуется простое рулевое устройство.
   Ременная передача не только уменьшает неравномерность нагружения, но и выполняет роль фрикционного сцепления. Для разъединения кинематической цепи нужно ослабить натяжение ремня (переместив ось ведомого шкива) и перекинуть ремень на шкив, установленный на ведомом валу свободно.
   Хотя Диму не совсем устроил ответ изобретателя, он с интересом стал рассматривать устройство автомобиля, благо они остановились около полусобранной машины, на которой еще не было установлено сиденье. Карл Бенц подробно пояснял работу механической передачи автомобиля, схема которой изображена на рисунке 169. Действительно, все было изумительно просто и рационально.
   – Рама автомобиля опирается на ось задних колес через эллиптические многолистовые рессоры. Все агрегаты установлены на раме, а движение на колеса передается цепной передачей (рис. 170), которая допускает относительное покачивание рамы при прогибе рессор, – изобретатель продолжал пояснять устройство своего детища, но совсем не ожидал следующего вопроса Димы:
   – Что-то я не вижу дифференциала, его совсем нет?

//-- Рис. 170. Механическая передача первого автомобиля Карла Бенца (1886 г. --//
– Мне известно, что на паромобилях устанавливают дифференциал, но там на колеса приходится гораздо большая нагрузка, ведь необходимо возить с собой и паровой котел, и паровую машину. А мой экипаж легкий, и такая проблема меня не беспокоит. Здесь не нужна и независимая подвеска, в отличие от паромобилей, так как мой автомобиль опирается на землю в трех точках, причем через рессоры – только в двух.
– На первом этапе автомобилестроения подобная схема может считаться удачной, но время показало, что в ближайшем будущем все, в том числе вы, предпочтут строить четырехколесные автомобили, – после этих слов Магик предложил: – Могу показать две интересные схемы, разработанные в самом начале XX века, но реализованные только во второй половине XX века. – И, не дожидаясь ответа, Магик спроецировал на экран изображение знаменитой независимой подвески графа Альбера де Диона (рис. 171) и переднеприводной схемы автомобиля Уолтера Кристи (рис. 172). – Смотрите, здесь каждое колесо может свободно подниматься и опускаться относительно рамы машины. Но это не мешает передавать колесу вращение от дифференциала, закрепленного на раме машины.

//-- Рис. 171. Рессорная независимая подвеска графа Альбера де Диона (1893 г.) --//

//-- Рис. 172. Трансмиссия переднеприводного автомобиля (по патенту Уолтера Кристи, 1909 г.) --//
   – Для чего такие сложности? – не мог понять Дима.
   – Чем меньше масса колеса и деталей, присоединенных к колесу, тем лучше проходит процесс смягчения толчков из-за неровности дороги. Для тихоходных автомобилей это не столь заметно, но на высокой скорости возможность независимого вертикального смещения колеса просто необходима.
   – А чем же хороша вторая схема? – Диме хотелось понять, в чем состоит отличие двух схем.
   – В переднеприводном автомобиле управляемые колеса всегда прижаты к дороге весом двигателя, поэтому сцепление ведущих колес с дорогой хорошее и автомобиль более послушен в управлении, – кратко пояснил Магик. – Кстати, у графа де Диона будет еще немало изобретений, чего только стоит его самый быстроходный двигатель. А Кристи прославится в основном как изобретатель танков: именно у него будет куплено право на торсионную подвеску российского танка Т-34.
   – Магик, давай лучше встретимся с ними и поговорим подробнее, – попросил Дима.
   – К сожалению, время нашего путешествия ограничено, а в развитии автомобилестроения участвовало столько замечательных конструкторов, что им можно посвятить отдельное путешествие, – подытожил Магик.
   Дима обратил внимание на то, что беседуют они вдвоем с Магиком, а невдалеке, скучая, стоит Робик, да и обстановка вокруг уже изменилась.
   – Сейчас мы перенесемся в XX век, в 1913 год. И вот мы уже на корабле в океане, – на ходу успел сказать Магик.

Немецкий инженер Рудольф Дизель

   Друзья шли во главе с Магиком по паркету мимо дверей, выполненных из красного дерева. Окружающая обстановка напоминала Робику и Диме скорее холл богатого особняка, чем помещение на корабле. Между тем Магик остановился и постучал в дверь. Навстречу им поднялся с кресла немного полноватый господин средних лет. Он был одет так, как будто собрался на бал. Впечатление усиливали дорогие перстни на пальцах. Как оказалось, он просто собрался прогуляться по палубе, а быть всегда в форме уже вошло в его привычку.
   Магик, извинившись за внезапное появление, изложил суть дела:
   – Господин Дизель, простите, что не смогли вас предупредить. Мы прибыли из XXI века, чтобы познакомиться с вашим гениальным изобретением.
//-- Дизель – фамилия изобретателя и название двигателя внутреннего сгорания --//
   Рудольф Дизель, выслушав речь робота (он это понял сразу), не мог скрыть своего удивления:
   – Странно, нас ведь разделяют каких-нибудь сто лет! Трудно представить, что техника может шагнуть так далеко.
   – Все дело в электронике и искусственном интеллекте, – пояснил Магик, – становление и развитие которых начнется только во второй половине XX века.
   – Так что же, ваша электроника обходится без наших изобретений? – Дизель вдруг подумал: «Может, мы работали напрасно, раз все так меняется».
   Магик его успокоил:
   – Без всех предшествующих изобретений не может быть и речи о каком-либо развитии той же электроники. Кстати, электронное управление сыграет немаловажную роль в совершенствовании вашего двигателя, уважаемый Рудольф. Но нам хотелось бы узнать, как появилась идея создания такого необычного двигателя.

//-- Рис. 173. Пример конструктивного исполнения дизеля (1896 г.) --//
   После этих слов Дизель заговорил:
   – Действительно необычного! Двадцать лет назад никто не верил в идею. Даже ученые считали ее нереальной. В бензиновом двигателе меня не устраивало наличие системы зажигания. Вот я и придумал сжимать воздух (до 35–40 атм [5 - Атмосфера (атм) – единица давления; 1 атм = 760 мм рт. ст. = 101 325]) в цилиндре двигателя настолько, чтобы он стал горячим, а потом впрыскивать топливо. Оно тут же самовоспламеняется, а дальше все происходит как в обычном двигателе: под давлением образовавшихся газов поршень движется, и совершается рабочий ход. Затем поршень выталкивает продукты горения наружу, а при следующем ходе втягивает воздух в цилиндр. Далее процесс повторяется, – лаконично пояснил изобретатель.
   – Если все так просто, какие могут быть сомнения? – спросил Дима.
   – Это просто рассказать, но потребовалось несколько лет, чтобы создать реальный двигатель. Если принцип действия был разработан еще в 1893 году, то конструктивное исполнение удалось осуществить лишь в 1896 году, – Дизель достал лист бумаги, на котором была показана одна из его первых конструктивных разработок, и продолжил, уже ссылаясь на чертеж (рис. 173): – Здесь все как в обычном двигателе, только нет карбюратора и свечи зажигания. А для впрыскивания топлива установлена форсунка (рис. 174).

//-- Рис. 174. Схема расположения форсунки, клапанов и свечи накаливания в дизеле (кон. XX в.) --//
   – А как устроена и действует форсунка? – включился в разговор Дима.
   – Форсунка состоит из трубки, соединенной со смесительной камерой, в которой топливо смешивается с нагнетающимся воздухом. Форсунка включается в действие клапанами, которые открываются и закрываются в нужный момент с помощью кулачкового механизма.
   Понятно, что впрыскивать топливо нужно при очень высоком давлении, более высоком, чем давление в камере сгорания. Вот и приходится для запуска двигателя иметь баллон сжатого воздуха, с помощью которого вдувается топливо. А при работе двигателя вступает в действие компрессор, приводимый в движение самим двигателем.
   Пришлось много экспериментировать, чтобы подобрать подходящее топливо. Сначала мы использовали угольный порошок, но для его воспламенения требуется слишком высокая температура: на работу сжатия расходовалась почти вся вырабатываемая энергия, и КПД оказался очень низким; после этого мы попробовали уменьшить степень сжатия и стали впрыскивать бензин. В результате произошел взрыв, который чуть не стоил жизни мне и моим помощникам. Наконец, при использовании керосина удалось сбалансировать все параметры.
   Трудно было преодолеть повсеместное неверие, но фирма Круппа в Эссене согласилась финансировать наши разработки. В отличие от других изобретателей, судьба ко мне весьма благосклонна. Неожиданно для себя я стал миллионером, так как нашлось много желающих приобрести право использовать мое изобретение. Один из них, Эммануэль Нобель, приобретя лицензию, усовершенствовал мой двигатель, освоил его производство в России и стал устанавливать его на речных судах.
   – Это не тот Нобель, который изобрел динамит и учредил Нобелевскую премию? – решил уточнить Дима.
   – Того звали Альфред, и он дядя Эммануэля. Дед его (тоже Эммануэль) – изобретатель подводных мин и основатель крупного механического завода в Санкт-Петербурге, продолжателем дел которого стал сын Людвиг (отец Эммануэля). В общем, вся династия Нобелей заслуживает особого внимания, но мы пока вернемся к нашим делам, – пояснил Магик.
   – Дальше все пошло как по накатанным рельсам. Успех двигателя продолжал расти – он оказался дешевым, экономичным и неприхотливым. Двигатель стали устанавливать на корабли и передвижные электростанции. Вот только в автомобилях и самолетах применяют бензиновый двигатель, преимуществом которого является небольшая масса, – завершил свой рассказ Дизель.
   Магик подвел итог:
   – Что касается самолетов, то и в будущем широкого применения ваш двигатель не получит. А вот на автомобилях бензиновые двигатели удастся потеснить существенно. Жаль, что многие, произнося слово «дизель», не задумываются о происхождении этого термина. История знает слишком мало примеров, чтобы имя автора было увековечено в названии изобретения.
   – Скажите, любезнейший, в какой мере изменится двигатель конструктивно? Хотел бы узнать и о своей судьбе, но думаю, на этот вопрос вряд ли получу ответ.

//-- Рис. 175. Насос-форсунка и кулачковый механизм дизеля (кон. XX в. --//
   – Даже если я отвечу на него, все равно это не останется в вашей памяти. А наша беседа предназначена в основном для Димы, – ответил Магик и спроецировал на стену рисунок (рис. 175). – Принципиально конструкция двигателя не будет меняться, но через форсунку топливо будет подаваться без участия воздуха – с помощью гидравлического насоса высокого давления. Причем этот насос может быть выполнен как отдельно от форсунки, так и быть встроенным в нее. Кстати, электричество тоже участвует в работе дизеля, и особенно в управлении его действием: свеча накаливания служит для обеспечения запуска холодного двигателя (только в первые минуты работы); электромагнитный клапан управляет количеством впрыскиваемого топлива и временем впрыска. Система питания дизеля казалась очень сложной и на каких-то этапах ненадежной. Достаточно было засориться какому-либо тонкому каналу, и происходил сбой.
   – Да, но сейчас мой двигатель очень прост в обслуживании, – изобретателю было не очень понятно сказанное Магиком.
   – В первую очередь это касается лишь топливных насосов и регуляторов, изобретенных в дальнейшем. Эти аппараты должны быть очень качественно изготовлены. Роберт Бош, начиная с 1927 года, освоит их массовый выпуск. За 80 последующих лет их выпустят десятки миллионов.
   – Извините, я должен подняться на палубу и подышать свежим воздухом, надеюсь, затем мы продолжим беседу, – Дизель извинился и вышел из каюты.
   Диме не хотелось покидать корабль. Но Магик сказал, что им здесь больше нечего делать, – они познакомились с Дизелем и его главным детищем – двигателем.
   В скором времени в один из вечеров 1913 года Рудольф Дизель выйдет на палубу корабля и исчезнет. Никто так и не узнает, что с ним произошло.

Поточное производство на заводе Генри Форда

   – Ну что же, Дима, нам осталось встретиться еще с одним человеком, но для этого придется пересечь Атлантический океан, – сказал Магик.
   – Только знаешь, Магик, мне не очень хочется встречаться с изобретателями в конце их жизни, – высказал пожелание Дима.
   – Я полагал важным возможность услышать из уст великих людей об их достижениях за всю жизнь. Если хочешь, мы встретимся со знаменитым промышленником в расцвете его творческих сил. Итак, мы отправляемся в Америку, в город Детройт. Ты знаешь, что в наши дни Соединенные Штаты Америки – самая мощная промышленная держава в мире. Думаю, тебе будет интересно познакомиться с человеком, который активно способствовал развитию машиностроения в этой стране, – пока Магик говорил все это, наши друзья оказались перед двухэтажным кирпичным зданием с большими окнами. На здании Дима успел прочитать надпись FORD MOTOR COMPANY.
   Они беспрепятственно вошли в здание, поднялись на второй этаж и направились в конец коридора. Робик, как обычно, стараясь быть полезным (так как иногда о нем просто забывали), распахнул перед ними двери в просторную и светлую комнату. У самого окна стоял обычный слесарный верстак, заставленный какими-то деталями, приборами и инструментами. За верстаком увлеченно работал худощавый стройный мужчина средних лет. Дима подумал, что не очень-то этот человек похож на слесаря, хотя в руках его чувствовалась сноровка.
   Дима обратил внимание на картину, висевшую над большим письменным столом. В левом углу картины сидела миловидная молодая женщина с вязаньем при свете керосиновой лампы. В центре картины был изображен полусобранный и довольно странный автомобиль, над которым склонился человек, очень похожий на работающего за верстаком у окна, только моложе.
   – Это я и есть, Генри Форд, а это моя жена и мой первый автомобиль, созданный еще в 1896 году, – услышал Дима.
   Хозяин кабинета, заметив необычных посетителей, оставил свои занятия за верстаком и почти неслышно подошел к нашим друзьям. Даже невозмутимый Магик сначала растерялся, а потом стал объяснять, кто они и для чего явились сюда, на что их радушный новый знакомый только махнул рукой и продолжал:
   – У этой истории забавный конец. Когда автомобиль был уже готов, я не смог его выкатить из мастерской через дверь, так как он оказался слишком широким.
   – И как же вы справились с данной ситуацией? – Дима осмелел, почувствовав благожелательность их нового собеседника.
   – Пришлось расширять дверной проем, не стану же я переделывать автомобиль, – рассмеялся Форд.
   Дима не совсем понимал, ради чего они прибыли сюда, ведь автомобиль, о котором шла речь, не был первым в мире, и поэтому спросил:
   – Чем же вы прославились?
   Форда не смутил данный вопрос, и его ответ последовал незамедлительно:
   – Просто за два десятилетия со времени выпуска этого автомобиля я стал очень богатым и выпускаю больше всех автомобилей!
   Дима после этих слов посуровел и сказал:
   – Не нравятся мне богачи, а особенно их дети. Они хвастаются всякими дорогими подарками и рассказывают, в какой роскоши живут их родители. Мне говорили в школе, что богатыми становятся те, кто эксплуатирует других людей. Зачем вам богатство и зачем выпускать так много автомобилей? – Что-то вспомнив, Дима выпалил: – В книге стихов Владимира Маяковского есть примерно такие слова: «Мистер Форд, для вашего высохшего тела разве мало двух просторнейших машин!» Не вас ли он имел в виду?
   Магик хотел извиниться за нетактичность Димы, но Форд остановил его жестом руки и спокойно стал объяснять:
   – Богатство богатству рознь. Одно дело, когда оно сваливается на человека неизвестно откуда, и совсем другое, когда он зарабатывает своим трудом и умом. Взять, к примеру, Джеймса Уатта, ведь начинал он простым лаборантом, а разбогател благодаря своим изобретениям. Да и мы зарабатываем, используя в том числе его изобретения. Например, его центробежный регулятор используют уже не только в паровых, но и во многих других машинах.
   Или Николаус Отто: родился он в бедной семье, был шестым ребенком, а разбогател на изобретении четырехтактного двигателя.
   Хорошо известные вам Майбах, Даймлер, Бенц, Дизель, да и мой друг Томас Эдисон – все они, прежде всего, изобретатели, а уж потом богачи. А вот граф де Дион родился богатым человеком, но это не помешало ему изобрести знаменитую подвеску и усовершенствовать автомобиль. Так что, мой юный друг, вы слегка заблуждаетесь в негативном отношении ко всем богачам подряд. Хотя мне тоже не нравятся некоторые богачи, а особенно происхождение их богатства. Взять, например, известного американского изобретателя Селдена. Он так хитро и широко запатентовал некоторые изобретения, используя в том числе и мысли других авторов, что многим изготовителям пришлось платить ему за право выпускать свои же автомобили. Кстати, я не дал ему спуску и выиграл в суде процесс, когда он предъявил мне свои финансовые претензии. Его патент был ликвидирован. Так что люди разные, и нельзя всех грести под одну гребенку, – Форд, казалось, уже закончил свой монолог, но тут вспомнил про Маяковского: – Такого поэта я не знаю, видимо, он появится позднее, – произнес он, и Магик утвердительно кивнул головой. – Хотя я поставил задачу выпускать миллион автомобилей в год и уже близок к ее решению, но машины нужны не мне, а моим работникам, да и многим другим людям. Более того, удалось сделать автомобиль сравнительно дешевым. Каждый из моих рабочих может за сто дней заработать на собственный автомобиль.
   Форд предложил продолжить беседу в сборочном цеху, и они вчетвером отправились к одноэтажному длинному зданию.
   Дима увидел, что в открытые ворота рабочие вкатывают тележку с установленной на ней металлической рамой. Рама имела простую конфигурацию: к концам двух продольных балок крепились две поперечные балки с выступающими концами.
   Первое, на что друзья обратили внимание, когда вошли в цех, – это длинные цепи с прикрепленными к ним поперечными пластинами. Ролики цепей катились по двум рельсам, проложенным вдоль цеха. Рабочие установили раму на пластины и покатили тележку обратно – за новой рамой.
   Тем временем два других человека взяли поперечную заднюю рессору из числа уложенных рядом деталей и прикрепили ее к раме. Еще две многолистовые рессоры прикрепили к передней перекладине рамы, и рама вместе с рессорами переместилась с помощью движущихся цепей.
   На следующем месте уже стояли наготове рабочие, они проворно прикрепили к поперечной рессоре задний мост, концы которого соединили с рамой диагональными тягами, и рама поползла к следующему рабочему месту.
   Дима шагал рядом и старался не упустить ни одного движения сборщиков. Вот они уже присоединили к рессорам переднюю ось. На следующем рабочем месте к раме присоединили поперечины подножек и сами подножки (автомобиль, видимо, должен быть высоким, и без подножек в него трудно будет забраться).
   Дима продолжал наблюдать, как рама переезжала с места на место и к ней прикрепляли все новые и новые части. Вот присоединили рулевые тяги и установили рулевой редуктор и рулевое колесо. На следующем рабочем месте с помощью кран-балки на раму установили в собранном виде двигатель в едином блоке с зубчатой коробкой передач, а ее вал соединили с выступающим валом дифференциала заднего моста с помощью карданной передачи.
   Дима не успел уследить, как по бокам появились колеса. Затем шасси автомобиля в собранном виде опустилось на колеса, пластины с цепями ушли куда-то под пол. А дальше автомобиль, пока еще без кузова, покатили уже на собственных колесах. На следующих рабочих местах установили капот двигателя, передний щиток, боковые панели с дверцами, сиденья, прикрепили складной верх, крылья колес, фары и другие мелкие части. Был установлен также аккумулятор и топливный бак.
   В самом конце цеха автомобиль откатили в сторону, и его обступили самые опытные мастера. Они быстро проверяли и подтягивали все крепежные соединения, подсоединяли электрические провода и топливопроводы, регулировали рычажки и тяги системы управления. Наконец, был сделан последний шаг: двигатель приглушенно зарокотал, и машина плавно выехала за ворота цеха. В это время рабочие не отдыхали, они собирали аналогичным образом все новые и новые автомобили. Дима не мог сдержать восторга от увиденного. Он даже не представлял, что почти сто лет назад такую сложную машину могли собирать так быстро.
   – Это еще не все. Мы продумываем аналогичную поточную систему для сборки двигателя и других узлов машины, – поделился своими планами Генри Форд. – Кстати, далеко не все детали мы делаем сами, многие из них мы заказываем и покупаем на других заводах. Так получается дешевле и лучше.
   – Мне очень понравилось все, что удалось здесь увидеть, но ведь цель нашего путешествия – встречи с великими изобретателями. Что же изобрел наш гостеприимный хозяин? – спросил Дима, повернувшись к Магику.
   – Ты, Дима, не понял значимости тех начинаний, которые ввел Генри Форд на своем заводе, а ведь они стоят многих изобретений. Поточное производство обеспечило резкий скачок в развитии промышленности, хотя многие видели в нем только отрицательную сторону: тяжелый и однообразный труд рабочих. С годами на конвейере станут собирать многие машины и приборы, а монотонные движения поручат выполнять роботам. Форд сделал немало и в усовершенствовании конструкции автомобиля. Но нам пора, Дима, попрощаться с интересным собеседником, или ты хочешь еще что-либо спросить?
   У Димы действительно возникло желание задать еще вопрос:
   – Каковы ваши планы на будущее? Форд задумался и сказал:
   – Давайте я прокачу вас на автомобиле, а потом поговорим.

//-- Рис. 176. Автомобиль Ford T Tourer (1911 г.) и наши путешественники --//
   Они вышли на улицу. Форд подвел их к только что собранному автомобилю (рис. 176), и Робик попросил позволения ему самому управлять машиной. Форд вопросительно взглянул на Магика, принимая его за старшего. Магик, согласно кивнув, предупредил Робика:
   – Здесь все так же, как в современном автомобиле, даже стартер (пусковое устройство автомобиля) есть, так что не придется крутить рукоятку, как это иногда показывают в кино. Вот только передачу переключать нужно педалью, а не рычагом и тормозить придется, потянув тормозной рычаг.
   Форд, услышав столь компетентный инструктаж, благосклонно уступил место водителя Робику. Рядом уселся Дима, а Магик вскарабкался на заднее сиденье. Мотор взревел, и они поехали. Шум был довольно приличный, машину трясло даже на ровной дороге, да и от запаха плохо сгораемого топлива было не укрыться. Когда наши друзья после поездки подошли к Форду, он, почувствовав их разочарование, сказал:
   – Моя мечта – создать автомобиль, доступный для простых людей, – осуществилась. Этот автомобиль получился почти в два раза дешевле, чем у моих конкурентов. Теперь предстоит сделать его комфортным. Кроме того, в содружестве с Томасом Эдисоном мы построили электромобиль. А десять лет назад он сам сделал четыре электромобиля для себя и своих друзей. Вы знаете, езда на нем одно удовольствие, вот только мощность мотора пока маловата, да и аккумулятор быстро разряжается, но, думаю, это поправимо.
   Магик с грустью заметил, что почти за сто последующих лет так и не удастся создать хороший электромобиль.
   Форд, однако, никак на это не отреагировал. Похоже, он уже не замечал наших друзей. Дима привык к такой перемене настроения собеседников из прошлого, поэтому не особенно расстроился, а вот Магик почему-то занервничал:
   – Нам пора возвращаться, но у меня ничего не получается, – он крутил головой, направляя свои антенны то в одну, то в другую сторону, нажимал на кнопки и даже постукивал пальцами по голове, но все оставалось на своих местах.
   – Что же, мы так и останемся в прошлом? – испуганно спросил Дима.
   Но Магик уже успокоился и, включив громкую связь, разговаривал с невидимым собеседником. Дима услышал столь знакомый дедушкин голос:
   – Вы не выполнили всю программу путешествия, поэтому пока не можете вернуться в нашу действительность.
   Магик стал оправдываться:
   – В чем дело? Мы познакомились со многими изобретателями и машинами, думаю, для одного путешествия достаточно, тем более возможности заложенной программы исчерпаны.
   – Переключись на диск Е, я направил дополнительную программу по ознакомлению с первыми самолетами и вертолетами, ведь эти машины были созданы только в XX веке и обойти их вниманием просто недопустимо.
   Магик повеселел и стал уверенно действовать.

Создатель вертолета – Игорь Иванович Сикорский

Они оказались возле поля, огороженного невысоким забором. Было прохладно, и дул сильный ветер. В центре поля вокруг непонятной установки копошились люди. Магик, наконец, стал давать пояснения:
– Сейчас мы находимся на северо-востоке США, вблизи – города Дейтона. На календаре 9 ноября 1904 года. Перед нами пастбище, переделанное в аэродром изобретателями первого самолета, братьями Райт. Старшего из них, того, что собирается управлять первым самолетом, зовут Уилбер, а имя младшего – Орвилл. Знакомиться с ними не будем (до конца путешествия у нас слишком мало времени), а только понаблюдаем за их действиями.

//-- Рис. 177. Самолет братьев Райт, впервые совершивший 9 ноября 1904 г. полет по кругу --//
   Друзья подошли ближе к установке. В начале прямой длинной деревянной дорожки находилась деревянная башня, у подножия которой расположился самолет (рис. 177). Магик стал давать пояснения:
   – Помнишь, Дима, как в первом путешествии мы запускали воздушного змея, чтобы понять природу подъемной силы крыла самолета. Крыло рассекает встречный поток воздуха на два. Поток, огибающий верхнюю (выпуклую) поверхность крыла, имеет большую скорость и оказывается более разреженным, чем поток, проходящий под крылом. Таким образом, давление воздуха на крыло снизу больше, чем сверху.
   – Так что, это братья Райт установили? – вступил в разговор Дима.
   – Да нет же. Об этом знали задолго до них, но прежним изобретателям не удавалось получить подъемную силу, достаточную для полета сравнительно тяжелой машины.
   – Как же удалось это братьям Райт?
   – Во-первых, они еще в 1902 году создали беспилотный планер, способный пролетать 500–600 метров, во-вторых, они имели довольно мощный и легкий бензиновый двигатель, хотя, по нашим меркам, он слишком слаб (всего 16 лошадиных сил) даже для самого малого автомобиля, а в-третьих, для взлета они использовали катапульту и учитывали погодные условия – должен дуть сильный встречный ветер.
   – Ты говоришь о катапульте, а где же она? – спросил Дима.
   – Да вот она – на вышке. Это груз массой 600 килограммов. Когда его столкнут с вышки, он потянет канат, прикрепленный к самолету, и самолет разгонится.
   Тем временем ветер усилился. По команде пилота рабочие столкнули груз, канат натянулся, самолет промчался по дорожке и взлетел. Двигатель заработал, и самолет плавно по кругу стал летать над полем. Дима удивленно посмотрел на Магика:
   – Странно, что самолет летит не вперед, а назад. Зачем это нужно?
   – Такую компоновку выбрали братья Райт. Пропеллеры здесь не тянут самолет, а толкают его, хвостовое оперение находится впереди. – Магик, не дожидаясь приземления самолета, повернулся и пошел, увлекая за собой Диму и Робика.
   – А что же дальше, ведь на самолете братьев Райт далеко не улетишь? – на ходу спрашивал Дима.
   – Дальше создавались мощные двигатели и новые материалы, сконструировали колесное шасси и разработали систему управления. Хочу познакомить тебя, Дима, с нашим соотечественником – Игорем Ивановичем Сикорским. Уже наступил 1909 год, и молодой изобретатель в своем саду проводит эксперименты с летательными аппаратами. Он уже изготовил двухвинтовой вертолет по схеме, которую мы видели у М. В. Ломоносова.
   – Почему же мы здесь, а не в России?
   – В том-то и дело, что встреча с Сикорским у нас состоится не в России, а в США. В 1918 году он вынужден был покинуть свою страну, хотя всего за несколько лет работы в России успел многое сделать в развитии самолетостроения. Например, он создал самый тяжелый самолет того времени «Илья Муромец» (рис. 178), который принес наибольшую славу российской авиации.

//-- Рис. 178. Первый в мире российский самолет-гигант «Илья Муромец», разработанный под руководством И. И. Сикорского (1914 г.) --//
   Так, за разговорами друзья незаметно оказались в 1942 году. Магик как-то загадочно сообщил, что они достигли конечного пункта путешествия – от истоков машиностроения до создания вертолетов. Ведь история реальных вертолетов только начинается.
   Путешественники оказались на аэродроме среди сравнительно небольшой группы специалистов, взгляды их были устремлены на летающий вертолет. Магик, который мог сделать присутствие друзей незаметным, стал пояснять:
   – Своим первым вертолетом с одним несущим винтом в 1939 году Сикорский управлял сам. Конструктором данной усовершенствованной модели является Борис Лабенский.
   Вдруг присутствующие ахнули и стали пригибаться к земле, так как вертолет завис над ними. Казалось, что до него можно было дотянуться рукой. Пилот вертолета Моррис улыбался и, помахав рукой, направил свою машину к месту ее взлета. Колеса вертолета коснулись земли точно в месте оставленных следов на траве при предыдущей посадке. Чтобы продемонстрировать маневренность вертолета, Моррис вновь поднялся в воздух – он решил показать несколько трюков. Он летал так близко от земли, что казалось – достаточно одного неверного движения, и машина рухнет. Но вертолет опять поднялся вверх и сделал круг над аэродромом. Затем, приблизившись к земле, подцепил кольцо диаметром 25 сантиметров, установленное на двухметровом столбе, и отнес его Сикорскому который снял кольцо с трубки Пито на носу вертолета. Среди зрителей послышалось: «Эта штуковина как живая, как верный пес относит добычу прямо в руки хозяину». Кульминацией полета стал трюк, когда вертолет завис в непосредственной близости от Лабенского и тот нацепил на торчащую трубку Пито авоську с сырыми яйцами. Моррис взмыл вверх, отлетел на некоторое расстояние, снова завис уже у самой земли и аккуратно положил авоську на траву, не разбив ни одного яйца.
   – Нечто подобное мы уже видели. Помнишь, Дима, как Несмит разбил яйцо, находящееся в хрустальной рюмке, тяжелым паровым молотом. Эти примеры свидетельствуют о совершенстве созданных машин.
   Закончив фразу, Магик подвел Диму и Робика к Сикорскому, успев опередить присутствующих, каждый из которых стремился пожать руку великому изобретателю. Сикорский ничуть не удивился, увидев пришельцев недалекого будущего, и выразил согласие ответить на вопросы Димы:
   – Мы знакомы с двухвинтовым вертолетом М. В. Ломоносова, да ведь и вы начинали с создания моделей по такой схеме. Почему же вы перешли на одновинтовую схему?

//-- Рис. 179. Первый в мире вертолет с двумя несущими винтами фирмы «Фокке-Вульф» (1936 г.) --//
– Одновинтовой эту схему можно назвать условно. В любом вертолете должно быть не меньше двух винтов. В нашем случае один винт несущий – большого размера, а другой, рулевой, – малого. Эта схема оказалась более удачной. Возможно, в будущем вертолеты с двумя несущими винтами и займут достойное место. Еще в 1936 году немецкий конструктор Г. Фокке на вертолете с двумя винтами установил ряд мировых рекордов (рис. 179). Но все же по многим характеристикам нам удалось превзойти его. Только не стоит преувеличивать роль конкретного изобретателя. Наш вертолет – это совокупность многих изобретений. Общая схема вертолета была предложена еще русским конструктором Б. Н. Юрьевым в 1911 году (рис. 180). Он же изобрел автомат перекоса, с помощью которого удалось так виртуозно управлять нашей машиной.
Сикорский порылся у себя в портфеле и показал Диме несколько схем и конструкций, о которых он только что говорил. Но тут уже изобретателя обступили военные и наперебой стали говорить о новых проектах и заказах. Дима увидел, что Магик жестами подзывает его к вертолету, сделав обшивку корпуса прозрачной. Дима увидел вертолет (рис. 181).

//-- Рис. 180. Вертолет с одним несущим винтом, спроектированный Б.Н.Юрьевым в 1911 г. --//

//-- Рис. 181. Усовершенствованный вертолет И. И. Сикорского (1942 г.) --//
   Магик тем временем занял место пилота. Робик устроился рядом с ним. Дима решил, что сейчас они отправятся домой на вертолете, но вдруг вертолет куда-то исчезает, а он просыпается в своей комнате. Магик и Робик были на своих местах и смущенно молчали. Дима спросил:
   – Так что, опять это был только сон?
   Робик пожал плечами, а Магик выразительным жестом указал на стол – на нем лежали подаренные Нартовым титульный лист его рукописи и красочные рисунки станков…

Александр Крайнев Путешествие к истокам машиностроения