Текст книги "Открытия и изобретения ХХ века. Энциклопедия"

Глава 31

Навигационные приборы

В 1853—1854 годах мир потрясло известие о гибели самых больших, самых мощных пароходов – «Гумбольдт», «Франклин», «Сити оф Филадельфия», «Сити оф Глазго», «Арктик» и «Тейлор». Каждая из катастроф унесла сотни жизней, только затонувший «Тейлор» унёс с собой жизни 290 человек. Причины катастроф были совершенно непонятны. Новые, исправные, отлично оснащённые суда, самые мощные и самые скоростные пароходы, какие только были построены в то время на планете. В чём же дело?

Расследование гибели «Тейлора» доказало – причиной трагедии стал… компас. Да, самый обычный судовой компас. Дело в том, что на пароходе были установлены два компаса, один, основной, в капитанской рубке, и второй, запасной, на палубе возле фок-мачты. Перед выходом в море компасы сверили – оба работали нормально. Но через сутки оказалось, что показания компасов расходятся, причём весьма значительно – на 45 градусов или на два румба. Капитан решил, что ошибается палубный компас и стал вести судно по компасу в капитанской рубке. Он направил судно в пролив, будучи уверен, что идёт прямо по середине пролива. На самом деле пароход резко отклонился вправо и наскочил на подводные скалы. Пароход «Тейлор» погиб…

Поговорим об инструментах навигации. Очень важная тема, и не только для судоходства, но и для авиации. Ночные полёты и полёты в непогоду, когда не видно ни наземных ориентиров, ни звёзд, невозможны без специальных навигационных приборов. На море же без навигационных приборов невозможно управление подводными лодками, а управление надводными судами становится опасным.

Причина гибели шести лучших пароходов мира была, скорее всего, в том, что все они имели прочные металлические корпуса, а в их моторных отсеках работали массивные паровые машины. В 1854 году, сразу после серии морских катастроф, в Англии состоялся съезд ученых, на котором с сенсационным сообщением выступил доктор богословия, бывший моряк Скорсби. Он заявил, что причиной неправильных показаний корабельных компасов является магнетизм самих кораблей. Он продемонстрировал опыт, который впоследствии был признан классическим. Скорсби взял немагнитный железный стержень и расположил его вдоль меридиана, затем он несколько раз ударил по стержню молотком. Стержень намагнитился. После этого ученый еще несколько раз ударил по стержню, но предварительно расположив этот намагниченный брусок поперек меридиана. Стержень размагнитился. «Судно намагничивается еще на верфи,» – сказал Скорсби, – «где в процессе сборки по металлическому корпусу непрерывно ударяют тысячами молотков. Затем магнетизм корабля усиливается в море, под действием ударов волн и в результате вибрации. Следовательно, мы никогда не сможем добиться на железном или стальном судне правильных показаний магнитного компаса». Это ошеломляющее утверждение было неопровержимо, никаких навигационных инструментов, кроме традиционных, использующих магнитное поле Земли и расположение светил на небе (Солнца и звёзд) не существовало.

К началу ХХ века проблема только усугубилась. Появились мощные броненосные крейсеры с толщиной брони до полуметра, на пассажирских и военных пароходах широко внедрялись электрические машины, освещение, различные механизмы (лебёдки, подъёмные машины, конвейеры для подачи зарядов к орудию главного калибра). Стрелки магнитного корпуса буквально «сходили с ума», внося путаницу в прокладку курса. Ещё тяжелей приходилось подводным лодкам, в которых использование компаса, вообще, становилось нецелесообразным, а других приборов навигации при подводном плавании просто не было. Пришлось даже создавать целую науку о девиации (отклонении) магнитной стрелки под влиянием магнетизма судна. Были разработаны достаточно трудоёмкие методы расчёта девиации, хотя бы частично снимавшие проблему ориентирования в открытом море.

Решение было найдено в 1905 году лейтенантом русского флота Михаилом Конокотиным, который изобрёл гирокомпас. В этом приборе использован принцип волчка, который при вращении всегда сохраняет неизменное направление оси вращения. На показания гирокомпаса не влияет магнитное поле корабля и любые электрические механизмы на его борту. При этом гирокомпас указывает не на магнитный, а на географический полюс Земли, что увеличивает точность прокладки курса (поскольку нет влияния на прибор и внешних магнитных полей). Гирокомпас Конокотина со временем претерпел множество модернизаций и улучшений. Появились гирокомпасы Аншютса-Кемпфа (этот немецкий инженер в 1908 году создал собственную конструкцию гирокомпаса, которую в западных странах считают первой), Элмера Амброуза Сперри (а этот американский изобретатель не только усовершенствовал гироскоп Аншются-Кемпфа, но в 1910 году в Бруклине основал компанию по производству этих приборов, а позже создал гироскоп для самолёта и на его основе автопилот).

На современных судах применяется и гирокомпас, и обычный компас с магнитной стрелкой. Традиционный прибор устанавливается на парусных яхтах и небольших деревянных судах (например, судах для путешествий в прибрежной зоне морей). Гирокомпас – основа навигационной системы больших судов. Гирокомпас устанавливают в самом защищённом помещении корабля, где-нибудь в трюмной части, рядом с машинным отделением. Эта часть гироскопа называется «маткой». Показания «матки» выводятся на репитеры – специальные приборы, дублирующие показания основного гирокомпаса. Репитеры устанавливают в рулевой и капитанской рубке.

На основе гирокомпаса создано множество морских навигационных приборов. Самый важный из них – авторулевой. При отклонении судна от курса, авторулевой посредством специальной передачи (чаще всего электрической) поворачивает штурвал на нужный угол, а затем, когда судно возвращается на нужный курс, выравнивает штурвал. Вахтенному рулевому остаётся контролировать действие механического авторулевого и вмешиваться лишь тогда, когда приходится менять курс.

Другой прибор, построенный на базе гирокомпаса – курсограф. По виду это металлический ящик, закреплённый на стенке рулевой рубки. Через стеклянное окно курсографа можно разглядеть бумажную ленту, разделенную на клетки. На поперечных линиях указаны градусы, на продольных часы и минуты. Бумага приводится в движение часовым механизмом. Над бумагой помещены два пера, которые вычерчивают непрерывные линии. Одна из линий обозначает курс корабля в градусах, другая – в какой четверти компаса нужно снимать отсчет. В корпусе курсографа находится репитер, который в точности воспроизводит показания гирокомпаса-«матки» и отображает эти показания на бумаге при помощи миниатюрного кораблика и самописцев.

Наконец, на основе гирокомпаса построен автопрокладчик курса, который автоматически вычерчивает курс корабля на бумажной навигационной карте.

Рассказ о морских навигационных приборах продолжим описанием механического лага – устройства для измерения скорости движения судна, и прибора для измерения глубины – эхолота. Механический лаг заменил традиционный верёвочный лаг, обычную верёвку с узлами, расстояние между которыми было установлено в 1/120 морской мили. Лаг, привязанный к деревянному сектору (плавучему якорю) выбрасывался за борт. Подсчитывалось количество узлов, стравливаемых с вьюшки за полминуты. Так вычислялась скорость в узлах за час. В конце XIX века был изобретён более точный и удобный механический лаг. Замерялась скорость вращения опущенной за борот вертушки и, таким образом, вычислялась скорость движения самого судна (она указывалась стрелкой измерителя скорости вращения лопастей вертушки). В ХХ веке появился электромеханический лаг, который был соединён с электромеханическим стрелочным указателем скорости, измерителем пройденного пути и работал совместно с автопрокладчиком курса. На современных судах применяются гидравлические лаги, измеряющие скорость движения судна по давлению встречного потока воды.

С 1870 года на судах применялся механический лот, прибор для изменения глубины под килем судна, изобретённый английским физиком Уильямом Томсоном (годы жизни 1824—1907). Это был стальной тросик (лотлинь) с закреплённой на нём глубиномерной трубкой. Чем глубже опускается трубка, тем под большим давлением в нее поступает вода и тем выше по трубке она поднимается. Насколько высоко поднялась вода в трубке, судят по состоянию легко смываемой краски, нанесенной на внутреннюю поверхность трубки. На малых судах механический Томсона лот применяется до сегодняшнего дня. Однако гораздо удобней, точней, быстрей (замер глубины в 2—3 километра лотом Томсона занимает не менее часа) эхолот. Одним из изобретателей этого прибора был американец Реджиналд Обри Фессенден (годы жизни 1866—1932), который, кстати, создал и радиокомпас. Впрочем, свою конструкцию эхолота непрерывного действия создал и Уильям Томсон.

В эхолоте использовано свойство звуковых волн отражаться от препятствий и возвращаться к источнику звука. Зная скорость распространения звуковых волн в воде и время, прошедшее между посылкой и возвращением звукового импульса, можно подсчитать пройденное звуком расстояние. Основными элементами корабельного эхолота является источник ультразвуковых колебаний, излучатель, и приемник, который улавливает отраженный от поверхности дна импульс, преобразует его в электрический ток и направляет к указателю эхолота, расположенному в рубке. Эхолот используется не только на море для определения глубины под судном, но и для исследования рельефа океанского дня, поиска затонувших судов, определения косяков рыб. В наши дни любой рыболов может купить портативный эхолот в магазине. Рыбалка с эхолотом, установленным на лодке, становится если ни более добычливой (всё же здесь многое зависит от умения и удачи, но не от технического оснащения), то уж во всяком случае более интересной…

Ну и немного о радиолокации. Радиолокационная система или радар (сокращение radar происходит от английского Radio Detection and Ranging – радиообнаружение и дальнометрия) позволяет обнаружить летящие воздушные объекты, определять расстояние до них и даже их форму. Эта система тоже имеет множество изобретателей, но первый радар был создан шотландским физиком Робертом Уотсоном-Уаттом (годы жизни 1892—1973) и испытан 26 февраля 1935 года (патент на радар был получен Уотсоном-Уаттом ещё в 1934 году).

Радиолокация перевернула само понятие противовоздушной обороны. До появления радара наблюдение за небом велось при помощи звуколокационных установок – чувствительных микрофонов со специальными раструбами, которые направлялись в небо. Подобные установки применялись в первый период Великой отечественной войны для предупреждения населения о налётах немецкой авиации и приведения в боевую готовность зенитных батарей. Радар позволил не только обнаруживать летящие самолёты гораздо раньше и точней, но и определять их количество, а позже и тип.

В первых радарах наблюдение за небом велось на волнах частотой около 300 мегагерц (длина около 1 метра). Чуть позже, когда радиолокационная техника появилась на боевых кораблях, радиолокация велась на волнах диапазона 3—30 мегагерц, что позволило увеличить зону наблюдения (так называемые «загоризонтные» радары, которые в наши дни используются береговой охраной).

Большой вклад в становление и развитие радиолокационной техники в годы Второй мировой войны внёс Дэйв Сарнов, президент компании RCA, о судьбе которого мы уже рассказывали.

Глава 32

Народный автомобиль Фердинанда Порше

Немецкого конструктора автомобилей сегодня называют «инженером ХХ века». И не напрасно. Фердинанд Порше создатель самого массового автомобиля прошлого столетия, отобравшего пальму первенства у автомобиля «Форд Т». Знаменитых немецкий «Жуков» за 40 лет выпуска было произведено более 22 миллионов экземпляров. До сих пор на дорогах разных стран колесят машинки этого семейства. А новый «Жук», в котором общего с творением Порше только внешность, популярен именно благодаря вот этому сходству с классическим «Жуком»… Но не «Жуком» единым славен Фердинанд Порше. В его запасе огромное количество великолепных автомобилей и изобретений, которые используются до сих пор…

Фердинанд Порше появился на свет 3 сентября 1975 года в городе Либерец в Богемии (нынешняя Чехия) в семье медника Антона Порше. В 15 лет Фердинанд стал помогать отцу, но его больше интересовала техника, чем чеканка по меди. В 19-летнем возрасте Порше поступает в Технический университет вольным слушателем и четыре года учится на инженера. Порше специализируется по электротехнике, и на него обращает внимание австрийский промышленник Людвиг Лохнер (годы жизни 1858—1925), выпускавший аровые локоотивы и… электромобили. Перед молодым инженером Лохнер ставит задачу – увеличить запас хода машины и снизить её массу. Несколько лет упорного труда, и Порше блестяще решил техническую головоломку, которая не даётся конструкторам до сих пор. Он воспользовался гибридной схемой электромобиля. В его машине бензиновый мотор раскручивал генератор, а два электродвигателя приводили во вращение передние колёса (то есть первый автомобиль Порше был уже переднеприводным!). Электромобиль «Лохнер-Порше» стал самым популярным экспонатом Парижской выставки 1900 года. Экспонат получил Гран-при, а Лохнер заявил одной из парижских газет о Фердинанде Порше – «он молод, но его ждет блестящая карьера, мы все еще услышим о нем».

В 1905 году молодой конструктор удостаивается австрийской премии за заслуги в автомобилестроении, что автоматически открывало блестящие перспективы – местное отделение компании «Даймлер» тут же предложило Порше кресло технического директора компании. С этого момента и начинается карьера Фердинанда Порше, как конструктора автомобилей. Он занимается проектом «Майя», второй маркой после «Мерседеса». Названия этих марок имеют свою историю. Даймлер дружил с австрийским дипломатом, заядлым автомобилистом и, одновременно, торговым представителем компании в Австрии Эмилем Эллинеком. Мерседес – имя старшей дочери Эллинека, именно им и был назван успешный во всех отношениях автомобиль Даймлера. Майя – имя второй дочери Эллинека. Его было решено присвоить автомобилю конструкции Порше.

«Майя» была выпущена в 1910 году. Для своего времени это был очень хороший легковой автомобиль. При мощности 4,5-литрового мотора в 28 лошадиных сил, он развивал скорость в 145 километров в час. Но закрепить успех не удалось. В 1914 году началась война, «Аустро-Даймлер» переключился на выпуск военной продукции. И Фердинанду Порше пришлось на время оставить разработку автомобилей…

В молодости Порше увлекался автоспортом. Для него автомобильный спорт, его популярность в той или иной стране были показателями технического прогресса, знаком готовности государства уделять автомобилизации особое внимание (запомним этот факт, он нам ещё пригодится). Сам Порше принимал участие в гонках 1909 и 1910 годов. В 1909 году (в год рождения сына, которого тоже назвали Фердинандом) он пришёл вторым в гонке «Пробег имени принца Генриха Прусского». В 1910 году он, на модернизированном спортивном «Аустро-Даймлере» собственной конструкции, в этой гонке победил. Его механиком был ни кто иной, как будущий президент Югославии Иосип Броз Тито (годы жизни 1892—1980).

В годы войны Порше занимался разработкой военной техники, разработав множество уникальных транспортных средств. Наиболее примечательным был артиллерийский тягач с прицепом для транспортировки 420-мм мортиры. Машина была построена по уже испытанной гибридной схеме. Причём электромоторы были встроены в колёса и тягача, и прицепа. Заслуги Порше были оценены по достоинству – по окончанию войны он получил докторскую степень без обязательной защиты диссертации.

В эти послевоенные годы Порше конструирует спортивные автомобили – «Даймлер-Саша», названный в честь австрийского графа Александра Коловрата, и гоночной машиной для гонщика Альфреда Нойбауэра. Эта машина позже получила имя «Тарга Флорио» – по названию гонки 1924 года, которую выиграл Нойбауэр.

1923 год жизни Порше ознаменован тем, что доктор переехал в Германию в штаб-квартиру «Даймлер» и занял пост главного инженера всей компании. На кульмане Порше рождаются великолепные машины – спортивные «Мерседесы» серий S и K. К слову – «Мерседес» модели S стал одним из главных героев романа Эриха Марии Ремарка «Три товарища». Это тот самый великолепный гоночный «Карл». А модели SS и SSK настолько хороши, что до сих пор считаются одними из лучших автомобилей «всех времён и народов».

Ещё во время работы над проектом «Майя» Фердинанд Порше задумался над идеей истинно народного, массового автомобиля, надёжного, экономичного и удобного. Но время будущего «Жука» ещё не наступило… В 1929 году произошло слияние компаний «Даймлер» и «Бенц». Человек конфликтный, не очень уживчивый, особенно не принимавший косности и неповоротливости управленцев, Порше разругался с хозяевами и покинул компанию, в которой проработал 18 лет. Тут же последовало предложение от австрийской компании «Штейр», и Порше принял его. Результатом работы стал первый прототип будущего «Жука», очень симпатичный маленький автомобиль. Но происходит то, чего Порше не мог и предположить – «Даймлер-Бенц» поглотили «Штейр». Порше увольняется и отваживается на шаг, который стал поворотным не только в судьбе выдающегося конструктора, но и для всего мирового автомобилестроения. 6 марта 1931 года свою деятельность «Конструкторское бюро Порше».

За плечами Фердинанда Порше был огромный опыт разработки автомобилей и 55 лет жизни. И Порше целиком сосредоточился на проекте народного автомобиля.

В это время к власти в Германии пришёл Гитлер. Он быстро понял, что идея народного автомобиля это отличный пропагандистский ход. Порше получает всемерную поддержку фюрера и разворачивает широкомасштабную работу над автомобилем «Фольскваген КДФ». Это название придумал сам фюрер в 1938 году. КДФ – крафт дурх фройде, «сила через радость». В 1934 году Порше получает 20 тысяч марок и строит на эти деньги три опытных образца новой машины. В 1938 году фюрер лично выбирает один образец для запуска в серийное производство. На реализацию проекта КДФ отпускается уже 1,7 миллиона марок, но, учитывая размах, денег явно не хватает.

Сама идея была такова – новый, специально выстроенный в Вольфсбурге автомобильный завод должен был выпускать ни много, ни мало миллион автомобилей марки КДФ, стоимость каждой из которых была установлена в 990 марок. Гитлер пообещал каждой немецкой семье по автомобилю. А чтобы превратить эти обещания в конкретные машины, была объявлена национальная подписка. Граждане Германии выплачивали еженедельный взнос по 5 марок. При достижении суммы в 990 марок каждому был обещан новенький автомобиль. Таким образом было собрано 110 миллионов марок. Но народного автомобиля немцы так и не увидели. Собрав деньги, Гитлер пустил их на войну, которая списала всё, в том числе и «немецкую мечту» о личном автомобиле…

В годы войны Фердинанд Порше работал в самых разных областях, и не только над новыми автомобилями. На базе отложенного до поры (но уже полностью готового – было выпущено около 600 автомобильчиков) КДФ Порше выпустил серию лёгких транспортёров «Кюбельваген 82» («Корзинка»), командирских машин «Командоваген 87» и плавающих транспортёров «Швиммваген 166» («Лоханка»). Причём, за годы войны «Корзинок» было выпущено около 60 тысяч экземпляров. И это была очень удачная машина, производившаяся и после войны. О качествах «Кюбельваген» говорит такой факт – американцы один трофейный «Кюбель» меняли на три новенький «Виллиса». И до сих пор эти «корытообразные» маленькие вездеходы мы можем увидеть в фильмах о войне, поскольку многие из них уцелели, да и послевоенные образцы отличались от машин военной поры не сильно.

Кроме этого Порше в сотрудничестве с другими конструкторами создал такие машины, как «Тигр» и «Пантера» (1942 год), самоходное орудие «Фердинанд» (1943 год). Если отрешиться от политической составляющей (всё же Порше работал на врага), военные машины у него получались очень неплохие. Особо стоит отметить самоходку «Фердинанд», которая применялась и нашими войсками – отремонтированные трофейные экземпляры. В конце войны Порше занимался незаконченным проектом супер-танка «Мышонок». О весе этой машины мы уже говорить не будем (слишком много разночтений), но заметим – это был самый неудачный проект Порше…

После войны Фердинанд Порше был арестован и осуждён за сотрудничество с фашистским режимом. Он получил 2 года тюрьмы и был отправлен во Францию.

Завод в Вольфсбурге, практически, готовое производство, был уничтожен бомбардировщиками американцев, в зону оккупации которых он и угодил. Руины предложили забрать (даром!) Форду-младшему, но тот отказался. Желание завладеть автозаводом выразили представители советского правительства, но для этого надо было либо немного передвинуть демаркационную линию, либо вывезти оборудование в СССР с территории американской оккупационной зоны…

К слову – Порше был в СССР в 1934 году, объездил все существовавшие на то время промышленные предприятия, имевшие хоть какое-то отношение к автомобилестроению. Заслуги Порше были хорошо известны в нашей стране. И Порше предложили стать главным автомобильным конструктором СССР (ранг министра автомобильной промышленности). Но Порше отказался. Одной из причин было полное отсутствие в СССР автомобильного спорта. Фердинанд Порше увидел то, что меньше всего стремился увидеть – правительство уделяло слишком мало внимания автомобилизации.

Был он знаком и с Генри Фордом, которого боготворил. Но, когда Порше обратился к нему за помощью в организации массового производства народного автомобиля в Германии, положительного ответа не получил. Форд вполне прозорливо распознал в Порше будущего конкурента.

22 месяца старик Порше отбывал срок заключения во Франции. В тюрьме он не сидел, а работал в компании «Рено» в ранге советника и «Ситроён» в качестве рядового конструктора. В частности, Порше работал над проектом дешёвого автомобильчика «Ситроён». После выхода модели 2CV сходство её с «Фольксвагеном» трудно было не заметить.

После освобождения 1 августа 1947 года Порше по приговору суда ещё в течение года не мог вернуться на родину. А когда летом 1948 года он вернулся в Германию, то обнаружил, что каждая шестая машина на дорогах Западной части Германии это его «Фольксваген». Со слезами на глазах старик Порше смотрел на воплотившуюся мечту всей жизни. Завод подняли из руин англичане. И уже к концу 1948 года было выпущено 10020 экземпляров этой замечательной машинки.

С этой поры на сцену выходит другой Фердинанд Порше – младший, которого обычно называют Ферди, чтобы отличить от отца. Взяв за основу нереализованный отцовский проект 1938 года и агрегаты «Фольксвагена», Порше-младший принялся строить маленький спортивный автомобиль. Вернувшийся на родину отец активно включился в работу. Опыт старшего Порше и несомненный конструкторский талант Порше-младшего позволили создать великолепный автомобиль – купе и кабриолет (машина выпускалась сразу в двух вариантах) модели 356. Рассказывают такой случай. Летом 1948 года Ферди показал отцу первый образец 356-го. Старик обошёл машину. Сел напротив неё на стул. И затем сказал: «Машину надо вернуть в гараж, она не симметрична». Замеры показали, что правая часть кузова была шире левой на 2 см…

17 марта 1949 года новая машина была представлена на Женевском автосалоне. В 1950-м году началось мелкосерийное производство с ручной сборкой. А к 75-летию патриарха и основателя немецкой конструкторской школы ему была преподнесён купе модели 356. На облицовке радиатора красовалась надпись «Порше». Это был первый автомобиль получивший это имя.

Фердинанда Порше не стало 30 января 1950 года. Его дело продолжил сын – Фердинанд Порше-младший. Модель 356 выпускалась 15 лет. А в 1964 году её сменила легендарная машина «Порше 911 Каррера», которая (в многократно модернизированном варианте) выпускается до сих пор и по праву считается одним из лучших «супер-каров» мира…

На этом бы и закончить рассказ о великом конструкторе. Но… как обойти вниманием его любимое детище – тот самый «Фольксваген»?

Машинка была, действительно, необычной. Цельнометаллический несущий кузов (в 30-е годы редкость, рама считалась надёжней и крепче). Заднее расположение двигателя. Торсионная подвеска колёс, изобретённая самим Порше (листовые рессоры работают здесь на скручивание). Двигатель воздушного охлаждения четырёхтактный четырёхцилиндровый оппозитный, типа «боксер», сблокированный со сцеплением и коробкой передач. «Боксер» означает то, что цилиндры мотора располагаются горизонтально, друг на против друга, попарно (как боксёры на ринге). Каплеобразная форма двухдверного четырёхместного кузова. Чтобы забраться на заднее сидение, спинки передних приходилось откидывать вперёд. Багажник впереди. В первых вариантах не было отопителя салона, но потом, после войны, появилась автономная бензиновая «печка», причём, весьма эффективная. И получилась простая, очень надёжная машина.

Название «Жук» было придумано ещё в сороковые годы каким-то американским журналистом. С его лёгкого пера оно за этой машиной и закрепилось. «Жук» выпускался во множестве модификации и претерпел очень много модернизаций. Появились большие фары в передних крыльях, закрытые овальными стёклами. Переднее стекло стало изогнутым, панорамным (у ранних машин переднее стекло было плоским). Увеличились объём и мощность двигателя. А на базе «Жука» выпускались микроавтобусы, пикапы и фургоны.

Удивительно, но «Жук» был популярен и на американском рынке, избалованном огромными прожорливыми «дредноутами». Его приобретали в качестве второй машины, но часто разъезжали именно на нём – из-за малых размеров и умеренного потребления бензина.