Изобретение двигателя внутреннего сгорания. Создание самолета

Принцип четырехтактного двигателя, в котором горючая смесь перед воспламенением подвергалась предварительному сжатию, был высказан еще в 1862 г. французским инженером А. Б. Рошем, но практически использован немецким конструктором Н. Отто в 1876 г.

В 80-х гг. XX в. О.С. Костевич предложил проект легкого бензинового двигателя внутреннего сгорания с карбюратором. По этому проекту был построен 8-цилиндровый двигатель, предназначавшийся для установки на дирижабле. В 1885 г. Г. Даймлер получил патент на свой двигатель, установленный на автомобиле, моторной лодке и мотоцикле.

Второе направление в развитии двигателя внутреннего сгорания связано с изобретением двигателя, работавшего на тяжелом топливе. Р. Дизель выдвинул идею создания «рационального теплового двигателя». В 1897 г. он построил двигатель с самовоспламенением от сжатия. В 1899 г. Г.В. Триклер разработал бескомпрессорный двигатель высокого сжатия с самовоспламенением.

Первый гусеничный трактор с паровыми двигателями был построен в 1888 г. в России Ф.А. Блиновым.

История сохранила много свидетельств о попытках человека решить проблему полета. Л. да Винчи, наблюдая полет птиц, высказал первые научные соображения «о подъемной силе крыла птицы». В записях русского боярина Желябского рассказывается о мужике, бившем челом государю Алексею Михайловичу и просившем 18 руб. на государевой казны на постройку слюдяных крыльев, на которых он обещал полететь, «аки журавль». После неудачи им было испрошено еще 5 руб. на изготовление «игшенных» (замшевых) крыльев. Но полет опять был неудачным, за что изобретателя били батогами, а деньги вернули в казну, продав его имущество.

В Китае с давних пор были известны «летающие драконы», которые наполнялись горячим воздухом или дымом, сообщавшим им способность подниматься. В 1731 г. неизвестный изобретатель-самоучка в Рязани наполнил горячим дымом матерчатый шар и пытался подняться на нем в воздух. В июне 1783 г. состоялся полет воздушного шара-аэростата, изобретенного братьями Ж. и Э. Монгольфе, который был наполнен нагретым воздухом. В 1793 г. по предложению французского ученого Шарля был совершен полет на шаре, наполненном водородом. Полет длился 2,5 час.

С начала XIX в. аэростаты нашли применение в военном деле. Во второй половине XIX в. разрабатываются вопросы использования аэростатов с двигателями. В 1852 г. француз Жиффар первым осуществил полет на дирижабле с паровым двигателем. В 1893-1894 гг. в Петербурге был построен и наполнен газом опытный цельнометаллический дирижабль по проекту инженера Д. Шварца.

Первый аэроплан был создан замечательным русским изобретателем А.Ф. Можайским. В 1860 г. Можайский приступил к исследованию возможности создания летательной машины тяжелее воздуха. Он изучал строение крыльев птиц, определял соотношения между площадью крыльев и весом у птиц, устанавливал скорости парящего полета. Затем он стал исследовать полеты воздушных змеев. Одновременно А. Ф. Можайский изучал работу воздушных винтов.

Изобретатель встал на путь создания летательной машины с неподвижным относительно корпуса крылом. Самолет А. Ф. Можайского состоял из пяти основных частей, которые имеются и в современных самолетах: крылья, корпус, силовую установку, хвостовое оперение и шасси. Назначение и взаимное расположение основных частей в самолете А. Ф. Можайского были те же, что и в современных самолетах – монопланах. На своем самолете А. Ф. Можайский предлагал поставить двигатель внутреннего сгорания. Однако вследствие его несовершенства был вынужден применить в качестве двигателя паровую машину. Осенью 1884 г. на военном поле в Красном Селе под С.-Петербургом самолет А. Ф. Можайского оторвался от земли и пролетел небольшое пространство.

В 1898 г. был осуществлен полет на машине Хирама Максима. После разбега самолет поднялся, но тут же накренился на бок и упал, т. к. не обладал устойчивостью в воздухе. В 1897 г. самолет Адера, пилотируемый человеком, осуществил полет на расстоянии 300 м.

 

О. Лилиенталь сосредоточил свои усилия на изучении способов скользящих планирующих полетов, аналогичных парящему полету птиц. В 1891 г. им были проведены первые опыты скользящего полета против ветра на крыльях. При этом изобретателю удалось пролететь расстояние в 35 м. В 1896 г. во время полета в сильный ветер планер О. Лилиенталя потерял устойчивость в воздухе и разбился. Изобретатель погиб.

В 1903 г. Братья У. и О. Райт на опытном планере поставили двигатель внутреннего сгорания и осуществили несколько полетов. При довольно сильном ветре аэроплан развивал самостоятельную скорость в 4-5 м в секунду.

Изобретение телефона, фонографа, кинематографа

С развитием теории электричества была создана научная база для его изобретения. В 1837 г. Ч. Пейдус установил, что магнитная полоса может издавать звук, если ее подвергнуть быстрому перемагничиванию. В 1849-1854 гг. вице-инспектор Парижского телеграфа Ш. Бурсель теоретически сформулировал принцип действия телефонного аппарата.

Первым образцом телефонного аппарата был прибор, сконструированный немецким физиком Ф. Рейсом в 1861 г. Телефон Ф. Рейса состоял из двух частей: передающего и приемного аппарата, действие которых было взаимосвязано. В передающем аппарате при передаче происходило периодическое размыкание и замыкание цепи тока, чему в приемном аппарате соответствовало дрожание металлического стержня, воспроизводившего звук.

В 1876 г. А. Белл создал первую конструкцию телефона, которая удовлетворяла качественным показателям. Однако телефонные трубки А. Белла могли хорошо передавать речь лишь на сравнительно небольшом расстоянии.

В 1878 г. Д. Юз и Т. Эдисон внесли наиболее существенные усовершенствования в телефон. Они изобрели микрофон. Микрофон Юза-Эдисона являлся только передатчиком, который воспринимал звуковые колебания и усиливал индуктивный ток в катушке телефона А. Белла. С изобретением микрофона стало возможно разговаривать на больших расстояниях, а звук в телефоне получался чище. Затем Т. Эдисон предложил использовать в телефоне индукционную катушку. С введением ее в телефонный аппарат в основном закончилось его конструирование.

Первая городская телефонная станция в США была введена в эксплуатацию в Нью-Гаване в 1878 г. В 1878 г. П.М. Голубицкий построил первую серию многополюсных телефонов. Он доказал возможность действия телефонов на расстоянии до 350 км.

В 1881 г. в России было учреждено Русское акционерное общество «для устройства и эксплуатации телефонных сообщений в различных городах Российской империи».

В 1877 г. Эдисон изобрел фонограф. Звуковые колебания в фонографе передавались очень тонкой стеклянной или слюдяной пластинке, а при помощи прикрепленной к ней пишущей иглы (резца с сапфировым наконечником) переносились на поверхность вращающегося валика, обернутого оловянной фольгою или покрытого особым восковым слоем. Пишущая игла была связана с мембраной, воспринимающей или излучающей звуковые колебания. Ось валика фонографа имела резьбу, и поэтому при каждом обороте валик смещался вдоль оси вращения на одну и ту же величину. В результате этого пишущая игла на восковом слое выдавливала винтовую канавку. При движении по этой канавке игла и связанная с ней мембрана совершали механические колебания, воспроизводя записанные звуки.

На основе фонографа затем возникли граммофон и другие приборы, применяемые при механической звукозаписи.

Предшественниками кинематографа, позволившими осуществить процесс съемки, явились «аппарат для анализа стробоскопических явлений» изобретателя Тимченко, совмещавший проекцию на экран с прерывистой сменой изображений, а также хронограф физиолога Ж. Демени, сочетавший хронофотографию на пленке и проекцию на экран (1894 г.) В 1895 г. У. Латам создал «паноптикум», соединивший хронофотографию с проекцией на экран. В 1895 г. Л. Ж. Люмьер совместно с братом Огюстом разработал конструкцию киноаппарата для съемки. Ж. Люмьер назвал свое изобретение кинематографом.

Изобретение радио

В 1886 г. Г. Герц впервые экспериментально доказал факт излучения электромагнитных волн. Он установил, что электромагнитные волны подчиняются тем же основным законам, что и световые волны. В 1889 г. А.С. Попов высказал мысль о возможности использования электромагнитных волн для передачи сигналов на расстоянии. 7 мая 1895 г. Попов впервые продемонстрировал радиоприемник. Он первым применил антенну и приспособил приемник для регистрации грозовых разрядов атмосферного электричества. Радиоприемник был назван грозоотметчиком. Устройство грозоотметчика сводилось к следующему: в цепь батареи включалась трубка с металлическими опилками и реле. В обычных условиях сила тока в обмотке реле была слабой, и якорь реле не притягивался. Но во время грозы грозовые разряды вызывали появление электромагнитных волн. Сопротивление опилок в трубке падало, и реле срабатывало, подключая электрический звонок, который и подавал сигнал о поступлении электромагнитных волн. Грозоотметчик А. С. Попова позволял принимать радиоволны на расстоянии нескольких километров. 24 марта 1896 г. А. С. Попов осуществил первую в мире радиотелеграфную передачу, а в 1897 г. он установил связь между кораблями «Африка» и «Европа» на расстоянии 5 км. Однако в дальнейшем средств на усовершенствование изобретения А. С. Попова отпускалось мало, а результаты работ в печати почти не освещались. Напротив, изобретатель Г. Маркони взял патент в Англии на прибор для телеграфирования без проводов. В 1897 г. в Англии было образовано специальное акционерное общество по эксплуатации изобретения Маркони.

Развитие военной техники

К началу Первой мировой войны мировая капиталистическая промышленность снабжала как армию, так и военно-морской флот самым разнообразным вооружением.