Текст книги "Великие изобретения"

Ольга Ушакова
Великие изобретения: Справочник школьника

Дорогие друзья!

Вы уже знаете о нелёгком пути, пройденном людьми с глубокой древности до наших дней. И вы, конечно, понимаете, что история человечества – это не только история людей, войн и государств… Это ещё и история человеческой мысли.

Мысль многих поколений наших предков воплотилась в том, что нас окружает. Ведь мир XXI века – это изобретения наших предков или наших современников.

Именно о самых основных изобретениях, без которых теперь человек не представляет своей жизни, и рассказывается в этом словарике.

Конечно, в такой небольшой книжке нельзя рассказать обо всех изобретениях и людях, работавших над ними. Но мы всё-таки надеемся, что эта книжка поможет вам сделать следующий шаг в познании окружающего мира и его законов.

Все статьи справочника расположены в алфавитном порядке. Если вы встретите в тексте слова, набранные курсивом, значит этим изобретениям посвящены отдельные статьи.

Автомобиль

Автомобиль – экипаж, который приводится в движение собственным двигателем. Это слово происходит от греческого autos (сам) и латинского mobilis (подвижный).

Предыстория автомобиля начинается с изобретения колеса и экипажей, которые приводились в движение животными или людьми.

Первую попытку создать самоходный экипаж предпринял француз Никола Жозеф Кюньо в 1769 г. Он решил использовать энергию пара, образующегося при нагреве воды. Сама идея парового двигателя появилась ещё раньше: в 1680 г. француз Дени Папен сконструировал котёл с поршнем, который мог приводить в движение другие механизмы. «Паровая телега» Кюньо была чрезвычайно неповоротливой и скорость её не превышала 4 км/ч.

В 1774–1784 гг. англичанин Джеймс Уатт разработал конструкцию парового двигателя, сразу же нашедшего применение в промышленном производстве. Ученик Уатта Ричард Тревитик стал работать над конструкцией паромобиля с 1797 г., а в 1801–1803 гг. построил несколько действующих конструкций новой машины. Впрочем, в Англии это изобретение поначалу не получило широкого распространения.

В дальнейшем паромобили совершенствовались. В 1830-х гг. в Англии было построено много паровых дилижансов (омнибусов) для перевозки пассажиров. На ровной дороге они могли развивать скорость до 30 км/ч, но с появлением сети железных дорог омнибусы исчезли.

И всё же изобретатели во многих странах продолжали создавать разные конструкции паромобилей. В 1888 г. французский инженер Леон Серполле создал мощный и компактный двигатель с чрезвычайно быстрым парообразованием. Его паромобиль развивал скорость до 140 км/ч и долгое время мог конкурировать с бензиновыми автомобилями. Автомобильная фирма «Гарднер-Серполле», которую финансировал американский предприниматель Фрэнк Гарднер, процветала вплоть до смерти изобретателя в 1907 г. Впрочем, есть ещё более удивительный факт: американская фирма братьев Френсиса и Фриленда Стенли выпускала паромобили до… 1925 года!

В XIX в. многие изобретатели автомобилей пытались использовать энергию электричества. Толчком к этому послужило изобретение в 1834 г. российским физиком Борисом Семёновичем Якоби электродвигателя. К концу XIX в. появилось большое количество конструкций электрических машин, и кому-либо из изобретателей здесь трудно отдать первенство. Множество компаний в Западной Европе и США освоили выпуск электромобилей. Основным недостатком этих машин были чересчур громоздкие и тяжёлые аккумуляторы, но зато эти экипажи были бесшумными и бездымными! Без подзарядки они могли покрыть расстояние до 100 км, а двигались со скоростью вполне приличной для своего времени – 30–40 км/ч. Специально же разработанные гоночные электромобили превышали скорость 100 км/ч. Для того времени это считалось рекордом.

Однако двигатели внутреннего сгорания с каждым годом совершенствовались, и поэтому бесшумному и экологически безвредному электромобилю вскоре пришлось уступить дорогу бензиновым автомобилям.

Основой конструкции современных автомобилей является двигатель внутреннего сгорания. Первый, но весьма несовершенный образец такого двигателя создал французский механик Этьен Ленуар в 1860 г. Работал этот двигатель на смеси воздуха и горючего газа.

Спустя 16 лет его усовершенствовал немецкий изобретатель Николаус Август Отто. Его двигатель был четырёхтактным – в отличие от изобретённого Ленуаром двухтактного.

Немецкий инженер Готлиб Даймлер со своим помощником Вильгельмом Майбахом усовершенствовали двигатель Отто. Их конструкция могла работать не только на газе, но и на жидком топливе. В 1883 г. двигатель был готов, и спустя 2 года Даймлер получил на него патент. Чуть позже Даймлер установил своё изобретение на четырёхколёсный экипаж и также запатентовал его. Он же создал и первый мотоцикл, который тогда был обычным велосипедом, но с двигателем.

Однако чуть раньше другой немецкий изобретатель Карл Бенц получил патент на трёхколёсный экипаж с газовым двигателем.

Впрочем, право на первенство у Даймлера и Бенца может оспорить и австриец Зигфрид Маркус, создавший бензиновый автомобиль ранее, но не запатентовавший его.

Даймлер и Бенц основали фирмы по производству своих автомобилей: их продукция начала пользоваться спросом. В 1889 г. французские фирмы «Панар-Левассор» и «Пежо» купили лицензии на двигатель Даймлера и начали устанавливать на автомобили своей конструкции.

В 1891 г. француз Эдуард Мишлен, владелец резинового завода, усовершенствовал пневматическую шину для велосипеда, изобретённую шотландцем Джоном Данлопом. А в 1895 г. Мишлен уже начал выпускать съёмные шины для автомобилей.

На рубеже XIX и XX вв. число фирм, производящих автомобили, стало резко расти. Во Франции появились машины «Рено», в Италии – «ФИАТ», в Англии – «Роллс-Ройс», в Германии – «Опель».

В 1901 г., уже после смерти Даймлера, его помощник Майбах создал первый «Мерседес». А позже, в 1926 г. произошло слияние фирм Даймлера и Бенца. С тех пор продукция этого концерна выпускается под маркой «Мерседес-Бенц».

В США изобретатели не отставали от своих европейских конкурентов. Машины с двигателем внутреннего сгорания там начали появляться ещё в начале 1890-х гг. В то время их уже начал конструировать Генри Форд и Рейсом Эли Олдс, конструктор знаменитого «Олдсмобиля». «Детройтская автомобильная компания» выпустила престижный «Кадиллак». Появились фирмы «Паккард» и «Студе-бейкер».

Однако первенство всё-таки принадлежало «Форд Мотор». Он решил идти по пути удешевления своей продукции и оказался абсолютно прав. Он максимально упростил конструкцию автомобиля и удешевил способ её изготовления. (Именно это, кстати, и привело к созданию знаменитого конвейерного производства, принцип которого вскоре был взят на вооружение остальной промышленностью.) «Форд-А», стоивший меньше тысячи долларов, пользовался большим спросом, потом последовали другие модели, а в 1908 г. появился «Форд-Т». Именно этой машине удалось изменить жизнь огромной страны. К 1910 г. было выпущено почти 100 тысяч таких машин, а к 1915 г. – 1 миллион. Этому способствовало конвейерное производство, которое он организовал в начале 1914 г.

В России первыми производителями автомобиля были Евгений Александрович Яковлев и Пётр Александрович Фрезе. На заводе Фрезе делали двухместные четырёхколесные коляски, а на заводе керосиновых и газовых двигателей, принадлежащем Яковлеву, двигатели. Первое их детище увидело свет в 1896 г. Впрочем, тогда россияне восприняли автомобиль лишь как дорогую забаву. Желающих его купить было мало. В Петербурге в начале XX в. фирма «Лесснер» выпускала автомобили по лицензии, купленной у компании Даймлера. В 1911 г. появился первый автомобиль, произведённый на «Русском автомобильном заводе Пузырёва». Сам Иван Петрович Пузырёв был не только промышленником, но и изобретателем: он разрабатывал конструкции отдельных узлов своих автомобилей.

Наиболее известна продукция рижской компании «Русско-Балтийский вагоноремонтный завод». Автомобили «Руссо-Балт» начали выпускать в 1908 г., а к 1913 г. производительность завода составляла около 200 машин в год.

После революции 1917 г. и Гражданской войны в российском автомобилестроении настал перерыв. Только в середине 1920-х гг. был налажен выпуск грузовиков «Уайт-АМО» (по лицензии американской фирмы «Уайт»), а потом и АМО-Ф15. В 1927 г. появились первые в Советской России легковые автомобили, разработанные в Научном автомоторном институте (НАМИ). Именно поэтому их так и назвали – НАМИ-1. И лишь в 1930-х гг. на Горьковском автозаводе стали выпускать легковые ГАЗы, а на Заводе имени Сталина в Москве – грузовые и легковые ЗИСы.

Алфавит

Алфавит – см. Письменность.

Антибиотики

Антибиотики – органические вещества, которые образуются микроорганизмами и обладают свойством убивать микробов или препятствовать их размножению.

Ещё 70 лет назад множество болезней, которые сейчас не представляют никакой опасности для человека, заканчивались смертельным исходом: дизентерия, пневмония, тиф… Множество солдат, получивших даже лёгкие ранения, погибали от микробов, которые проникали в рану и вызывали гниение. Люди умирали не столько от самих ран, сколько от гангрены или сепсиса, вызываемых некоторыми бактериями.

В середине XIX в. французский учёный Луи Пастер обнаружил, что бациллы сибирской язвы погибают под действием некоторых других микробов. Однако изучение взаимной «вражды» микроорганизмов оказалось в то время делом нелёгким.

Во второй половине XIX в. русские врачи Алексей Германович Полотебнов и Вячеслав Авксентьевич Манассеин исследовали влияние обычной плесени на бактерии и выяснили, что плесневые грибы препятствуют росту микроорганизмов. Будучи врачом-дерматологом, Полотебнов покрывал глубокие кожные язвы больных плесенью, и никаких осложнений у них не было. В начале 1870-х гг. он описал свои опыты в медицинских статьях и рекомендовал лечить плесенью глубокие раны. Однако на его опыты, к сожалению, мало кто обратил внимание.

Лишь полвека спустя свойства плесени начал исследовать шотландский врач и учёный Александр Флеминг, который работал в одном из больших лондонских госпиталей. Занимаясь исследованиями микроорганизмов – стафилококков, Флеминг совершенно случайно обнаружил, что эти микробы не могут существовать в одной среде с продуктом, выделяемым плесенью, который Флеминг назвал пенициллином. Флеминг выяснил также, что пенициллин абсолютно безвреден для животных, но вот получить его в чистом виде у него не получилось. Во время всех попыток выделить его из питательной жидкости, где находилась плесень, пенициллин разлагался на другие вещества и терял целебные свойства. Поначалу открытие Флеминга почти никого из учёных не заинтересовало, но шотландец был настойчив: он публиковал статьи о своём открытии в научных журналах, выступал на медицинских заседаниях и конгрессах.

Наконец английский профессор патологии Хоуард Уолтер Флери и немецкий биохимик Эрнст Борис Чейн, живший в Великобритании, совместными усилиями начали предпринимать попытки получить пенициллин. После множества опытов они получили тёмного цвета порошок, который обладал сильнейшим антибактериальным действием, а введённый в вену животного не давал никаких побочных эффектов.

В 1942 г. пенициллин дали смертельно больному человеку, который вскоре поправился. Но в Англии промышленное производство пенициллина наладить не удалось, и Флери переехал в США, где его начали выпускать уже в 1943 г.

В 1945 г. Флемингу, Флери и Чейну за открытие пенициллина была присуждена Нобелевская премия.

В СССР пенициллин впервые получила профессор Зинаида Виссарионовна Ермольева в 1942 г. В 1944 г. она уже делала инъекцию пенициллина раненым солдатам. Вскоре в СССР было также налажено производство этого лекарства.

Позднее были открыты и другие антибиотики – грамицидин, стрептомицин и другие. Учёные, которые изобрели пенициллин, не стали получать на него патент: они считали, что столь необходимое человечеству вещество не может служить источником дохода.

Атомная бомба

Атомная бомба – см. Ядерное оружие.

Аэроплан

Аэроплан – летательный аппарат тяжелее воздуха. Это слово происходит от греческого аёг (воздух) и латинского planum (плоскость).

С глубокой древности люди мечтали о полётах. В Древнем Китае ещё в IV–III вв. до и. э. научились делать воздушных змеев, а с VI в. китайцы с их помощью поднимали в воздух людей. Затем воздушные змеи распространились по другим азиатским странам, а потом попали в Европу.

Попытки сконструировать летательный аппарат, возможно, предпринимались в Средние века в Европе, но точных сведений об этом нет. Тогда подобные попытки жестоко карались церковниками. Считалось, что если Бог не дал человеку крылья, значит и летать он не должен. Лишь в бумагах великого итальянского художника и учёного эпохи Возрождения Леонардо да Винчи были найдены наброски и чертежи парашюта и орнитоптера (или махолёта, то есть летательного аппарата с машущими крыльями). На Руси народные умельцы пытались конструировать крылья, чтобы летать по воздуху. Однако удачными эти конструкции вряд ли можно назвать.

Над конструкцией «аэродинамической машины» размышлял и великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов. В 1754 г. он построил и испытал модель летательного аппарата, которая приводилась в действие часовой пружиной. Но поднять в воздух человека такая машина, конечно, не могла.

В 1783 г. во Франции состоялся полёт воздушного шара (аэростата) братьев Монгольфье. Потом аэростаты стали оснащать двигателями. Дирижабли (управляемые аэростаты) использовались людьми в первой четверти XX в., но соревнования с самолётами они не выдержали.

В 1882 г. в Красном Селе под Петербургом были проведены испытания «аэродинама», сконструированного контр-адмиралом Российского флота Александром Фёдоровичем Можайским. Аппарат приводился в движение двумя паровыми машинами, но их мощности хватило только на то, чтобы аэродинам ненадолго оторвался от земли. Впрочем, по своему внешнему виду конструкция Можайского уже представляла собой аэроплан: прямоугольные крылья, хвостовое оперение, колёса и два винта. Позднейшие расчёты показали, что если бы на этом аппарате были установлены три паровые машины, он мог бы летать.

Немецкий инженер Отто Лилиенталь по праву считается первым конструктором и пилотом планёров – безмоторных летательных аппаратов.

С 1889 г. он начал конструировать планёры, а в 1891 г. он уже смог на аппарате своей конструкции пролететь 25 м. Последние модели его планёров уже могли преодолевать расстояние более 200 м. Однако в августе 1896 г. Лилиенталь разбился при испытании новой конструкции.

Изобретатели из США братья Уилбер и Орвилл Райт также увлекались конструированием планёров. Прочитав все научные работы по аэродинамике и учтя опыт Лилиенталя и других конструкторов, они начали создавать свои конструкции. В 1900 г. они построили свой первый планёр, а в дальнейшем создали ещё несколько конструкций летательных аппаратов.

В 1903 г. они снабдили один из них двигателем внутреннего сгорания. Первый полёт этой конструкции продолжался 3,5 секунды, а второй – 59 секунд. За это время аэроплан пролетел 260 м. Это было огромное достижение.

Однако патент на своё изобретение они получили не сразу: никто не верил, что два механика-самоучки смогли сделать то, что не удавалось конструкторам-профессионалам. Братьям Райт помогла пресса, в которой появились фотографии их полётов.

После того, как патент на это изобретение братья продали военному ведомству США, они начали разрабатывать другие конструкции аэропланов.

Модель 1908 г. была уже двухместной: пилот мог взять на борт одного пассажира.

Французы не пожелали отставать от американцев. Альберто Сантос-Дюмон в 1906 г. на моторизованном планёре собственной конструкции смог преодолеть расстояние в 60 м. Братья Шарль и Габриель Вуазен по заказу автогонщика Анри Фармана создали в 1907 г. самолёт «Фарман-1». Сам Фарман также увлёкся конструированием самолётов и разработал вместе со своим братом Морисом множество различных конструкций.

Не меньшую известность завоевал и французский инженер Луи Блерио, который после недолгой работы в фирме братьев Вуазен начал создавать самолёты собственной конструкции. В 1909 г. на самолёте «Блерио XI» он установил рекорд Европы по продолжительности полёта (36 минут 55 секунд) и первым пересёк Ла-Манш – пролив, разделяющий Великобританию и Францию.

Первый гидросамолёт (аэроплан, который мог совершать посадку на поверхность воды) в 1910 г. создал француз Анри Фабр.

Авиация развивалась стремительно. Не миновало увлечение воздушными полётами и Россию, правда, сначала русские пшюты летали на самолётах зарубежных конструкций. Но российские умельцы работали и над созданием отечественных летательных аппаратов.

Наибольшего успеха в самолётостроении добились конструкторы Игорь Иванович Сикорский и Александр Данилович Карпеки.

Уже в 1910 г. их первые аэропланы взлетели в небо. А в 1914 г. на самолёте «Илья Муромец» был установлен мировой рекорд дальности полёта – 1200 км при скорости 130 км/ч.

Особенно стремительно развивалось самолётостроение во время Первой и Второй мировых войн. Самолёты оказапись грозным оружием и на их конструирование и производство воюющие державы не жалели средств.

Во время Второй мировой войны появились первые самолёты с реактивными двигателями – истребители-перехватчики и истребители-бомбардировщики. А реактивный двигатель, в свою очередь, стал основой для конструирования ракет и космических кораблей.

Аэростат

Аэростат – летательный аппарат, использующий подъёмную силу газа, наполняющего его оболочку. Это слово происходит от греческих слов аёг (воздух) и states (стоящий).

В Средние века учёные обнаружили свойство горячего воздуха подниматься вверх. Тогда же родилась идея использовать его для подъёма в воздух тяжёлых предметов. Однако такой аппарат сконструировали позднее, после того как в 1766 г. английский учёный Генри Кавендиш открыл водород – газ, который в 14 раз легче воздуха.

Во Франции над конструированием аэростата работал физик Жак Шарль, и в то же время двое братьев – Этьен и Жозеф Монгольфье. Именно им удалось изготовить воздушный шар и наполнить его горячим воздухом. Сам шар был сделан из шёлка, а внутренняя его поверхность оклеена бумагой. В самом низу шара находилось отверстие, под которым была прикреплена жаровня с углями для подогрева воздуха. Шар был запущен 5 июня 1783 г. и поднялся на высоту около 2 км. Его диаметр составлял 11 м, а объём – около 600 м³. Вскоре и Жак Шарль сделал свой воздушный шар. Его оболочка была изготовлена из шёлка, пропитанного каучуком (резиной), а наполнен он был водородом. Тысячи парижан наблюдали это зрелище 27 августа 1783 г. На высоте 1 км шар внезапно лопнул.

Между изобретателями началось своеобразное соревнование. Не прошло и месяца, как братья Монгольфье уже запустили шар с первыми воздухоплавателями Пиларом де Розье и маркизом д’Аландом. А спустя два месяца в воздухе уже побывал сам Шарль со своим механиком Робером.

Вскоре во всей Европе энтузиасты воздухоплавания стали изготавливать воздушные шары и летать на них.

Аппараты, где используется нагретый воздух, с тех пор называют монгольфьерами, а наполненные водородом – шарльерами.

Жак Шарль, кроме того, придумал верёвочную сеть, с помощью которой к шару крепится гондола (корзина), применил песок в качестве балласта, изобрёл клапан для удаления газа из шара (таким образом ликвидируется избыточное внутреннее давление, которое может разорвать оболочку).

Однако полёт аэростата был неуправляемым и зависел от направления ветра. Изобретатели пытались справиться с этой проблемой, установив паруса или вращая ногами устройство, снабжённое гребным винтом.

В 1852 г. француз Анри Жиффар установил на воздушный шар паровую машину с трёхлопастным пропеллером. Его дирижабль (управляемый аэростат) мог развивать скорость 10 км/ч. Конструкция Жиффара не получила распространения: слишком уж маломощным был его двигатель.

Спустя некоторое время была попытка установить газовый двигатель, который мог мчать шар со скоростью 19 км/ч.

В 1883 г. во Франции появился дирижабль с электрическим двигателем. Его сконструировали братья Гастон и Альбер Тиссандье. А в 1896 г. в Германии изобретатель Карл Вельферт установил на дирижабле бензиновый двигатель.

Вскоре дирижабли стали быстро «расти» в размерах. Немецкий конструктор Фердинанд Цеппелин создавал дирижабли до 200 м в длину. Первый его дирижабль отправился в плавание в 1900 г.

Однако дирижабли оказались достаточно неуклюжими по сравнению с аэропланами, конструкции которых быстро совершенствовались. Поэтому вскоре от строительства дирижаблей отказались.