Текст книги "Кто придумал велосипед, или Самые популярные изобретения из прошлых веков, которые актуальны и сегодня"

Динамит

Динамит – взрывчатая смесь на основе нитроглицерина с поглотителем и другими добавками. Нитроглицерин в чистом виде очень опасен и неудобен для применения. Поэтому для широкого использования этой мощной взрывчатки были найдены твёрдые абсорбенты, пропитка которых нитроглицерином делала его относительно безопасным для хранения и использования. Помимо абсорбента, динамит может содержать и другие вещества. Вся масса обычно спрессовывается в цилиндрическую форму и помещается в бумажную или пластиковую упаковку-патрон. Подрыв заряда осуществляется с помощью капсюля-детонатора.

Динамит был запатентован Альфредом Нобелем (1833–1896) 25 ноября 1867 года и до середины XX века использовался как основное взрывчатое вещество в горном деле, уступив затем своё место более безопасным и менее дорогим составам.

Нитроглицерин открыл в 1846 году итальянский химик Асканьо Собреро (1812–1888), опубликовав своё открытие в следующем году. Вещество оказалось сильной взрывчаткой, но очень опасной в обращении. Для его производства было построено несколько заводов, в том числе в России. Русский химик Николай Зинин и его помощник Василий Петрушевский исследовали нитроглицерин и искали безопасные способы его применения. Их учеником был молодой Альфред Нобель.

Начиная с 1859 года Альфредом Нобелем, его отцом и младшим братом ставились эксперименты над взрывчатым жидким нитроглицерином. Для его производства было построено несколько заводов в Европе и Америке. Альфред ясно увидел преимущества нитроглицерина над порохом, что в дальнейшем позволило бы более широко использовать его в технике.

В 1863 году Нобель определил, что детонацию нитроглицерина можно вызвать подрывом гремучей ртути, что упростило его практическое применение и привело к изобретению Нобелем усовершенствованного капсюля-детонатора, употребляющегося и поныне, – эта разработка некоторыми авторами оценивается даже выше изобретения динамита. Альфред Нобель также изобрёл способ промышленного непрерывного получения нитроглицерина в инжекторе, смешивающем глицерин и азотную кислоту.

По широко распространённой легенде, начало изобретению динамита было положено случайным открытием в 1866 году: бутыли, в которых нитроглицерин был предназначен к перевозке, были уложены в кремнистую землю (кизельгур), причём одна из бутылей дала течь, часть нитроглицерина вытекла и была поглощена кремнистой землей. Нобель якобы обратил внимание на то, что получившийся смоченный нитроглицерином кизельгур не выделяет жидкости даже при сильном давлении, а при подрыве капсюлем гремучей ртути взрывается с силой, только немного уступающей чистому нитроглицерину в количестве, поглощённом кремнистой землёй.

На самом деле Нобель, с целью упростить применение нитроглицерина, приступил к широкомасштабным исследованиям впитывающих нитроглицерин материалов в 1864 году, испытав последовательно бумагу, порох, опилки, вату, уголь, гипс, кирпичную пыль и другие материалы. К концу года было обнаружено, что наилучшие результаты даёт кизельгур, на котором Нобель и остановился. Весь 1865 год ушёл на оттачивание состава и метода производства взрывчатки, а в 1866 году динамит был представлен публике.

Эта разработка Нобеля оказалась чрезвычайно важной: она давала возможность полностью отказаться от употребления нитроглицерина в жидком виде. Впитанное порошкообразными поглотителями, это взрывчатое вещество стало намного безопаснее в обращении. Изобретение было сразу оценено современниками: уже в 1868 году Альфред Нобель и его отец были награждены Золотой медалью Шведской академии наук «За заслуги в использовании нитроглицерина как взрывчатого вещества».

Вещества-поглотители, пропитанные нитроглицерином, были названы «динамитами», и в 1867 году А. Нобель взял патент на приготовление так называемого «кизельгур-динамита», или, иначе, «гур-динамита», содержащего от 30 до 70 % нитроглицерина.

Альфред Нобель был третьим сыном Эммануэля Нобеля (1801–1872). В раннем детстве переехал с семьей в Санкт-Петербург, где Эммануэль начал работу по разработке торпед. В 1859 году этим стал заниматься второй сын Эммануэля, Людвиг Эммануэль Нобель (1831–1888). Альфред, вынужденный вернуться в Швецию с отцом после банкротства семейного дела, посвятил себя изучению взрывчатых веществ, особенно безопасному производству и использованию нитроглицерина.

От производства динамита, других взрывчатых веществ и от разработок нефтяных полей Баку (Товарищество «БраНобель»), в которых он и его братья Людвиг и Роберт играли весомую роль, Альфред Нобель накопил значительное состояние.

Ошибочная публикация в 1888 году некролога Нобеля в одной из французских газет с порицанием изобретения им динамита считается тем событием, которое подтолкнуло Нобеля к решению оставить после своей смерти некое более ценное наследие.

27 ноября 1895 года в шведско-норвежском клубе в Париже Нобель подписал свое завещание, согласно которому большая часть его состояния должна была пойти на учреждение премии, присуждаемой вне зависимости от национальности.

Фонд Нобелевской премии на тот момент составила сумма в 31 миллион крон.

Динамо-машина

Динамо-машина была первым электрическим генератором, который стал применяться в промышленности. Электрический генератор – устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.

Динамо-машина состоит из катушки с проводом, вращающейся в магнитном поле, создаваемом статором, или наоборот: вращается магнит, а катушка неподвижна. Энергия вращения согласно закону Фарадея преобразуется в переменный ток, но поскольку в XIX веке не умели практически использовать переменный ток, использовали щёточно-коллекторный узел для того, чтобы инвертировать изменяющуюся полярность (получить постоянный ток на выходе). В результате получался пульсирующий ток постоянной полярности.

Венгерский физик, электротехник и изобретатель Аньош Иштван Йедлик (1800–1895) в 1827 году сконструировал первую в мире динамо-машину. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона. Однако он практически не объявлял о своём изобретении вплоть до конца 1850 годов, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время. В 1829 году он сделал первый малый электродвигатель (на четыре года раньше М. Фарадея). Открыл возможность перехода электрической энергии в механическое вращательное движение электромагнитным способом.

Пройдя ряд менее значимых открытий, динамомашина стала прообразом, из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.

До того как был открыт переменный ток, огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток, были единственной возможностью для выработки электроэнергии. Сейчас динамо-машины являются редкостью.

Динамореактивный гранатомёт

Базука (англ. Bazooka) – американское название динамореактивного (без отдачи при выстреле) ручного противотанкового гранатомёта (иногда базукой называют любой гранатомёт). Является переносной ракетной установкой, а не безоткатным орудием – граната имеет ракетный двигатель.

Американский гранатомёт M1 был одной из наиболее оригинальных разновидностей пехотного противотанкового оружия Второй мировой войны. Название «базука» после войны стало нарицательным и часто используется для обозначения противотанкового гранатомёта вообще, прежде всего в США (и вообще какого-либо большого и мощного орудия). Название происходит от медного духового музыкального инструмента в виде раздвижной прямой полой трубы, изобретённого в начале XX века американским комиком Бобом Бёрнсом.

Этот гранатомёт был сконструирован в ходе работ над ракетным оружием, проводившихся, начиная с 1930 года, на испытательном полигоне Абердин в штате Мэриленд.

Вступив в декабре 1941 года во Вторую мировую войну, американцы обнаружили простой факт – их пехотным подразделениям почти нечего противопоставить танкам противника. Среди спешно созданных средств была винтовочная граната на основе кумулятивного снаряда, предложенного швейцарским изобретателем А. Мохоптом, но для надежного поражения танков на дальностях 100 м и далее требовался другой принцип метания и способ доставки заряда.

Кумулятивный заряд, твердотопливный ракетный двигатель с электрическим воспламенением, пуск с плеча – все это было известно задолго до Второй мировой войны. Но первыми довести это сочетание до серийного боевого противотанкового средства смогли американцы, слегка опередив германского противника с их РПГ «Панцершрек» и «Панцерфауст», у нас известного как фаустпатрон, (что совершенно неправильно, это два разных представителя противотанкового оружия).

Лесли Скиннер из Артиллерийско-технического управления предложил реактивный двигатель на основе бездымного пороха. Выбрали схему с калиберной оперенной гранатой и пусковой трубой достаточной длины, чтобы заряд двигателя сгорал в ее пределах. Ускорить работу заставили сведения об опытном германском легком реактивном устройстве. Работу над реактивной гранатой по поручению полковника Скиннера вел второй лейтенант Э. Юл при участии полковника К. Н. Хикмана.

В мае 1942 года на Абердинском полигоне был продемонстрирован реактивный ручной гранатомет Т1.

На вооружение Армии США противотанковый гранатомет принят 24 июня 1942 года под обозначением M1.

Дирижабль Циолковского

Константин Эдуардович Циолковский родился в 1857 году в деревне Ижевское под Рязанью. Его отец работал лесником, а мать была домохозяйкой. В 1860 году семья переехала в Рязань. В 9-летнем возрасте Константин заболел скарлатиной, которая привела к резкому снижению слуха. В 1868 году Циолковские вновь переезжают. В этот раз в Вятку, где отец получает должность столоначальника в Лесном отделении, а дети начинают учиться в гимназии. В 1859 году в Петербурге умер старший брат, Дмитрий, а на следующий год умерла мать.

В 1873 году Циолковского за плохую успеваемость отчислили из гимназии. На самом деле он почти не слышал, что говорили учителя у доски. Всю дальнейшую жизнь он будет учиться в домашних условиях, читая книги.

С 19 лет он стал репетитором, при этом все время старался показать работу механизмов на наглядных примерах, а механизмы мастерил самостоятельно.

В 1878 году Циолковский возвратился в Рязань, где получил диплом учителя, сдав все необходимые экзамены. В свободное время он изучал теорию аэростатов. В 1892 году он переехал в Калугу, где смог заниматься науками, связанными с космосом, и зарабатывать на жизнь, преподавая арифметику и геометрию. Для своих опытов он соорудил специальный тоннель, где изучал реактивное движение.

Первый технически обоснованный проект большого грузового дирижабля Циолковский предложил еще в 1880 годах. Он предлагал построить огромный – объемом до 500 000 кубометров – дирижабль жесткой конструкции с металлической обшивкой. Проверить его расчеты и сделать конструкторские разработки смогли только в 1930 годы сотрудники «Дирижаблестроя» СССР (работал в 1932–1940 годах), и они показали обоснованность этой концепции. Однако дирижабль построить так и не удалось: по большей части работы по крупным дирижаблям из-за многочисленных аварий были свернуты не только в СССР, но и во всем мире.

Кстати, когда Циолковский разрабатывал эту конструкцию, слово «дирижабль» еще не придумали, и он писал про «управляемый аэростат». В то время аэростаты были с оболочками из прорезиненной ткани, а Константин Эдуардович хотел построить цельнометаллический.

В тканевых аэростатах ткань быстро изнашивалась и срок службы был небольшим. Кроме того, из-за проницаемости ткани водород, которым тогда наполняли аэростаты, улетучивался, а внутрь оболочки проникал воздух. Образовывался гремучий газ (водород + воздух), достаточно было случайной искры, и происходил взрыв.

Результатом теоретических разработок Циолковского стало объемистое сочинение «Теория и опыт аэростата, имеющего в горизонтальном направлении удлиненную форму» (1885–1886). В нем было дано научно-техническое обоснование создания совершенно новой и оригинальной конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой. Циолковский привел чертежи общих видов аэростата и некоторых важных узлов его конструкции. Объем оболочки должен был быть изменяемым, дирижабль наполнялся горячим воздухом. Высоту подъема дирижабля можно было регулировать с помощью отдельно разработанной системы подогрева.

Денег на постройку у ученого не было, и он попросил субсидию у разных организаций вплоть до Генерального штаба армии. Везде отказали. Работа не получила признания и среди ученых. И только при Советской власти, в 1931 году, на комбинате «Дирижаблестрой» попытались построить дирижабль конструкции Циолковского, но это не удалось из-за низкого технологического уровня предприятия. Была только построена и испытана модель дирижабля объемом в 1000 кубометров. Инженеры убедились в работоспособности основных теоретических предположений Циолковского и преимуществах его цельнометаллического дирижабля.

Дирижабль

Анри Жиффар (1825–1882) – французский изобретатель в 1852 году построил аэростат сигаровидной формы, длиной 44 м и диаметром 12 м, вмещавший 2500 м³ газа и снабжённый воздушным винтом, который приводился во вращение паровой машиной мощностью в 3 л. с. (2,2 кВт). Масса самой машины составляла 50 кг, а вместе с котлом – 150 кг, таким образом удельная масса двигателя составляла 50 кг/л. с. или 68 кг/кВт. Для придания аппарату устойчивости и управления его курсом был предусмотрен особый руль-парус.

На этом управляемом аэростате (дирижабле) Жиффар поднялся 24 сентября 1852 года с парижского ипподрома. Довольно сильный ветер, по его собственным словам, препятствовал поступательному движению аэростата (так как располагаемой мощности машины не хватало для его преодоления), однако ему удалось выполнить повороты и боковые движения с помощью винта и руля. Затем изобретатель поднялся на своём аппарате на высоту около 1800 м, где смог передвигаться горизонтально и благополучно спустился на землю вблизи г. Трапп. Таким образом, Анри Жиффар стал первым в истории человеком, которому удалось совершить полёт на аэростате с помощью парового двигателя.

Это был первый в мире дирижабль с паровым двигателем.

Долгоиграющая пластинка

В 1948 году крупнейшая по тем временам и одна из старейших фирм грамзаписи США «Columbia» впервые выпустила так называемую долгоиграющую пластинку, или Long Play (LP), рассчитанную на скорость вращения 33⅓ об/мин. Способы увеличения длительности звучания производились и раньше – например, во время Второй мировой войны в Соединённых Штатах выпускались «В»-диски. Выпуск долгоиграющих пластинок был продиктован в основном конкурентной борьбой с магнитными аудионосителями. Чтобы конкурировать по цене с лентами или не потерять в качестве звучания, был изобретён новый материал – винилат. Это новшество дало возможность значительно расширить диапазон записываемых частот до 50–16 000 Гц, полностью сохранить тембр звука, а также увеличить динамический диапазон записи до 50–57 дБ, снизить уровень шумов и намного продлить качественное звучание.

Долгоиграющие пластинки типа LP предназначались только для электроакустического воспроизведения с помощью электропроигрывателей и электрофонов.

Изобрел долгоиграющую пластинку Питер Карл Голдмарк (1906–1977). Во времена Второй мировой войны существовали лишь пластинки со скоростью вращения 78 об/мин. Кроме некачественного звучания, большим неудобством было ограничение по времени. Одна сторона звучала лишь 5 минут. Голдмарк вспоминал 1945 год: «Я был на вечеринке, слушал Брамса в исполнении великого Горовица. Вдруг раздался щелчок – самый ужасный звук, когда-либо изобретенный человеком – прямо посреди музыки. Кто-то поспешил перевернуть пластинку. Настроение было испорчено». Вот Питер Карл Голдмарк и решил изобрести LP, долгоиграющую пластинку.

Нельзя недооценивать масштабов, в которых она изменила сам процесс создания музыки. Не ограничиваясь больше расчлененкой грампластинок с 78 об/ мин, музыканты могли создавать целостные произведения, а слушателям не нужно было вскакивать и менять пластинку каждые 5 минут.

Но до появления первой долгоиграющей пластинки она имела свою историю.

Самым примитивным прообразом грампластинки можно считать музыкальную шкатулку, в которой для предварительной записи мелодии используется металлический диск, на который нанесена глубокая спиральная канавка. В определённых местах канавки делаются точечные углубления – ямки, расположение которых соответствует мелодии. При вращении диска, приводимого в движение часовым пружинным механизмом, специальная металлическая игла скользит по канавке и «считывает» последовательность нанесённых точек. Игла скреплена с мембраной, которая при каждом попадании иглы в канавку издаёт звук.

Старейшей звукозаписью в мире считается запись, которая была сделана в 1860 году. Исследователи из группы изучения истории звукозаписи First Sounds обнаружили её 1 марта 2008 года в парижском архиве и смогли проиграть звуковую запись народной песни, сделанную французским изобретателем Эдуаром Леоном Скоттом де Мартенвилем с помощью устройства, в 1860 году называвшегося «фоноавтограф».

В 1887 году американский инженер Эмиль Берлинер предложил использовать для записи носитель в форме диска. Работая над своей идеей, Берлинер сначала построил и опробовал прибор Шарля Кро, предложенный 20 лет назад, применив пластинку из цинка вместо хромовой. Эмиль Берлинер заменил валики дисками – металлическими матрицами, с которых можно было тиражировать копии. С их помощью и прессовались граммофонные пластинки.

В 1892 году был разработан способ гальванического тиражирования с позитива цинкового диска, а также технология прессования грампластинок из эбонита при помощи стальной печатной матрицы. Но эбонит стоил довольно дорого и в скором времени был заменён композиционной массой на основе шеллака – воскоподобного вещества, вырабатываемого тропическими насекомыми из семейства лаковых червецов, обитающих в юго-восточной Азии. Пластинки стали качественней и дешевле, а значит, доступнее, но их главным недостатком была малая механическая прочность – по хрупкости они напоминали стекло. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века, пока не были вытеснены более дешёвыми и небьющимися – из винилита (сополимера винилхлорида и винилацетата), виниловые пластинки.

Первые серийные пластинки имели диаметр 6,89 дюймов (175 мм) и назывались 7-дюймовыми. Этот старейший стандарт появился ещё в начале 1890 годов. Обозначаются такие грампластинки как «7″», где «″» – знак дюйма. В начале своей эволюции грампластинки имели высокую скорость вращения и большую ширину дорожки, что значительно снижало длительность звучания – всего 2 минуты на одной стороне.

Двусторонними грампластинки стали в 1903 году, благодаря разработкам фирмы «Одеон». В этом же году появились первые 12-дюймовые (12″) грампластинки реальным диаметром 11,89″ (300 мм). До начала 1910 годов на них выпускали в основном отрывки из произведений музыкальных классиков, так как на них помещалось в общей сложности до пяти минут звучания.

Питер Карл Голдмарк стал изобретателем не только долгоиграющей пластинки, но и цветного телевидения, причем в 1940 году, когда Владимир Зворыкин еще оформлял патенты на телевидение обычное. Питер Голдмарк, чья нелюбовь к чтению дала толчок развитию мобильного аудио, стал главой издательства International Herald Tribune и полюбил чтение.

Дырокол

Это механическое устройство для пробивания отверстий в бумаге используется в основном в офисах.

Первым для собственных нужд дырокол придумал философ Иммануил Кант. Дырки в его дыроколе были диаметром почти 12 мм (11,6). Первые листы с такими отверстиями датированы декабрем 1799 года, и эта дата была объявлена датой первого употребления дырокола, изобретенного И. Кантом.

Фридрих Зеннекен родился 20 сентября 1848 года в Изерлон-Дрезхеде, Зауэрланд, в семье кузнеца. В 1875 году он основал коммерческое предприятие в Ремшейде, Вестфалия. Именно он разработал стиль «округлое письмо», которое потом стало образцом в Германии, и перо для этого. Он хотел сделать написанные строки визуально привлекательными, и чтобы этому письму было легко научиться. Впоследствии Зеннекен опубликовал книги по этой теме на нескольких языках.

В 1886 году он подал заявку в патентное бюро Бонна, чтобы запатентовать изобретенную им папку со скрепляющим механизмом для хранения бумаг. Механизм был достаточно простой. Главное, чтобы оба конца проволоки, на которые нанизывается бумага, сходились в одну точку – тогда листы можно легко перекидывать. А чтобы проволочный арочный механизм работал безотказно, расстояние между проволоками должно соответствовать расстоянию между винтовыми стержнями дырокола. Заодно он разработал и этот дырокол и тоже запатентовал его. Несложное приспособление, в котором два пробойника с режущими краями при нажиме рукоятки пробивают бумагу.

Оба изобретения, папка и дырокол, были должным образом зарегистрированы.

С тех пор дырокол по устройству практически не изменялся, только несильно менял форму.

Сейчас существуют дыроколы с одним ножом, позволяющие вырезать отверстия на любом необходимом расстоянии друг от друга. Появились дыроколы, пробивающие фигурные отверстия.