Період між світовими війнами

(1918…1939 рр.)

Роки між двома війнами відзначились не стільки видатними новими винаходами, скільки великими досягненнями в області підвищення ефективності вже створених машин. Ці досягнення були результатом численних винаходів і удосконалень – підсумок праці тисяч інженерів, раціоналізаторів і вчених.

Зупинимось на деяких характерних для часу, що розглядається, винаходах і їх розробках.

3.7.1. Газова турбіна

Першим деякого практичного успіху в конструюванні газової турбіни досяг Гольцвард. Він побудував у 1908 році газову турбіну, яка після випробувань і доробок знайшла обмежене промислове застосування. Це була турбіна вибухової дії, в якій газоподібне паливо згорало періодично.

Розробка турбіни безперервної дії була здійснена головним чином у міжвоєнний період швейцарською фірмою “Браун-Бовери”.

До кінця 30-х років газові турбіни стали рентабельними під час використання на електростанціях як резервних двигунів.

Зараз газові турбіни знаходять широке використання як двигуни повітряного (літаки) і наземного транспорту, в складі різних силових і технологічних установок.

3.7.2. Побутові машини

До ХІХ століття майже будь-яка машина чи інструмент, які заслуговують спогадів, були засобами виробництва. Але вже, починаючи з 1800 року, стали з’являтись машини, що призначались для безпосереднього використання споживачем для задоволення власних потреб – телефон, кінематограф, грамофон, велосипед, легковий автомобіль і т.п. Все частіше в 30-х роках в помешканнях зустрічаються такі прилади як пилосос, пральна машина, холодильник.

У наші часи все це стає невід’ємною частиною нашого побуту.

Друга світова війна

(1939…1945 рр.)

У цей історичний період все було підпорядковано потребам війни. Наука й інженерія працювали виключно на виробництво військової техніки в масовому масштабі й паралельно проводилося розроблення нової техніки – авіація, танки, артилерія, засоби зв’язку і т.п.

3.8.1. Початок використання ядерної енергії

Початковою ланкою ланцюга подій, які дали можливість створити атомну бомбу, було відкриття Бекерелем у 1896 році радіоактивності. Далі завдяки, перш за все, дослідженням Резерфорда і його колег, які привели до відкриття Ханом і Страссманом у 1938 році особливої властивості атому урану, яка дозволила звільнити ядерну енергію.

У результаті були закладені основи і створена атомна бомба близько 1945 року, реалізована ідея створення атомного реактора й використання його в складі атомних електростанцій.

3.8.2. Реактивні літаки й гелікоптери

Створення перших реактивних літаків і гелікоптерів було здійснено під час другої світової війни. У 1941 році в Англії успішно закінчились всебічні випробування винищувача Уіттла (рис. 3.23), а на початку 1942 року перші такі літаки уже стали сходити з конвейєра. Робота в інших країнах в окремих випадках не набагато відставала від робіт Уіттла.

Рис. 3.23. Перший реактивний літак Уіттла

Післявоєнний період

В області техніки в наші часи новизна носить такий хвилюючий характер, що виникає спокуса розглядати період часу з 1945 року виключно з позицій такої новизни: ядерної енергії, обчислювальних машин, автоматизації, космічних мандрівок, транзисторів і т.п. Проте це б дало однобічну картину дійсності.

У наші часи, як, між іншим, і завжди, прогрес здебільшого є наслідком удосконалення й широкого використання винаходів минулого часу.

Реактивні винищувачі часів другої світової війни разом зі своїми найближчими родичами в особі турбогвинтових літаків перетворились тепер у сучасні пасажирські літаки дальніх маршрутів.

Телебачення, технічно освоєне ще до війни, переросло з тих пір в одне з найбільш розповсюджених благ (негативних емоцій) у побуті.

Радіолокатор поступив на повсякденну службу в авіацію й на судна.

Всі ці приклади легко перемножити.

Немає можливості скласти достатньо повний огляд того, як в наші часи проявляються минулі тенденції. Замість цього задовольнимось всього декількома прикладами.

3.9.1. Розвиток газотурбобудування

Головним завданням сучасного газотурбобудування є підвищення коефіцієнта корисної дії газових турбін. З того часу, коли ККД газових турбін зріс до значення 30% і вище, їх широкому використанню в техніці відкрились широкі можливості.

Зупинимось на деяких етапах розроблення й упровадження газових турбін.

1952 р. В Англії введена в експлуатацію газотурбінна установка потужністю 15000 КВт.

1957 р. У СРСР під Москвою була введена в дію турбіна потужністю 20000 КВт.

1962 р. У Швейцарії працювала турбіна потужністю 30000 КВт. і в Швеції – турбіна потужністю 40000 КВт. У цей час проходила випробування турбіна в СРСР потужністю 50000 КВт.

У наші часи газові турбіни знаходять широке застосування в різних випадках діяльності людини, особливо в авіабудуванні, суднобудуванні (рис.3.24), в складі електростанцій. У хімічній промисловості їх широко зараз використовують на побічних газових потоках. Прикладом може слугувати їх використання в складі силових установок ГТТ у цехах синтезу азотної кислоти.

Рис. 3.24. Одна з перших газових турбін військового корабля

3.9.2. Виробіток електроенергії

У даній області техніки вирішувались такі завдання:

1). Збільшення загального виробітку електроенергії.

2). Пошуки доступних джерел енергії, у тому числі й використання атомної енергії (рис.3.25).

3). Збільшення ККД електростанцій.

4). Зниження собівартості електричної енергії.

5). Вирішення екологічних проблем.

6). Передача електричної енергії на великі відстані із забезпеченням надійності постачання енергії та мінімальних втрат на лінії постачання.

Однією з переваг використання електричної енергії є можливість дистанціювання місця її виробітку (ГЕС, ТЕС, АЕС), і місць її споживання за рахунок використання ліній високовольтних передач електроенергії, трансформаторних підстанцій і електричних двигунів безпосередньо на місці використання електричної енергії.

Рис. 3.25. Атомна електростанція в Дунреї

Реактор знаходиться всередині кульової споруди.

Важливим є питання заощадження електроенергії на підприємствах - споживачах за рахунок використання сучасних технологій, що дозволяють зменшити енерговитрати на одиницю продукції, що випускається. Цьому істотно сприяє організація виробітку на підприємствах своєї електричної й парової енергії за рахунок побічних ресурсів, використання парових турбін у складі приводів, де традиційно використовувались електродвигуни.

3.9.3. Атомні кораблі

У майбутньому ядерна енергетика може стати економічною тільки за умов її крупномасштабності (якщо не враховувати спеціальних випадків). Окрім електропостачання, єдиним достатньо великим споживачем енергії може стати лиш судноплавство. Про це свідчать такі хронологічні відомості.

1955р. “Наутілус” доказав придатність атомних силових установок як двигунів морських суден.

1957 р. У Радянському Союзі спущено на воду криголам атомохід „Ленін”.

1959 р. Атомохід “Ленін” здійснив свій перший арктичний похід (рис. 3.26).

Рис. 3.26. Радянський атомний криголам „Ленін”

1959 р. У США було спущено на воду торгове пасажирське судно „Саванна” (рис.3.27).

Рис. 3.27. Американський торговий атомохід „Саванна”

1963 р. Радянський Союз мав 26 атомних підводних човнів.

1964 р. Військово-морські сили США мали авіаносець, фрегат і 50 підводних човнів з атомними двигунами.

1964 р. Західна Німеччина спустила на воду рудовоз з атомною силовою установкою.

І в наші часи існує тенденція до подальшого розширення використання атомних кораблів, хоч поки що тільки криголамні атомоходи типу „Ленін” рентабельно себе виправдовують. Що торкається питання військових атомних кораблів, то їх використання диктується тільки вимогами військової стратегії й тактики (можливість діяти в автономних умовах тривалий час без заправок пальним, компактність силових установок і засобів їх забезпечення та інше).

Час від часу обговорюються ідеї створення літаків і залізничних локомотивів з атомними двигунами, хоч поки що важко сказати як можна було б уникнути втрат радіоактивних матеріалів у випадку будь-якої аварії. До того ж значно простіше керувати звичайним електровозом, який використовує енергію, що виробляється. атомними електростанціями. Ядерні ракети, без сумніву, відіграють свою роль у космічних мандрівках майбутнього, але цей час ще настане.

3.9.4. Автоматизація й керування технікою

Тенденція до створення автоматичних машин, яку ми виділили як одну з найбільш помітних особливостей 20-х і 30-х років, все ж обмежувалась у ці роки областями, в яких з тієї чи іншої причини проблеми автоматичного керування й регулювання піддавались порівняно простому рішенню.

Військові потреби, наприклад, необхідність автоматичного слідкування наведення зенітної гармати на ціль, привели до швидкого розвитку приладів автоматичного керування. З іншого боку, роботи з радіолокації сприяли великим досягненням з розроблення електронних пристроїв, важливих для всіх видів автоматичного керування, окрім найпростіших. Як наслідок, до кінця війни з’явились технічні засоби, що дозволяли розповсюдити автоматизацію значно ширше. Автоматичний контроль і автоматичне регулювання стали тією основною тенденцією промислового розвитку, яку прийшлось назвати новим словом – автоматизація.

Під автоматизацією ми розуміємо дуже складну й повну механізацію. Механізація позбавляє необхідність фізичної праці, але залишає необхідність керування машини людиною – оператором у всіх її діях. За умов автоматизації машина обладнується автоматичними контрольними пристроями, які дозволяють їй „спостерігати” за результатами своєї праці й приймати „рішення”, що їй робити далі.

Таким чином, машина набуває здатності самостійно виконувати довгий ланцюг складних операцій. У цьому випадку машина вже не потребує оператора. Роль людини тепер зводиться до конструювання й створення машини, а також до підтримки її в робочому стані.

Наступним кроком розвитку автоматизації є програмована автоматизація, яка дозволяє керувати об’єктом відповідно з заданою програмою зміни технологічних параметрів. Така система автоматизації передбачає широке використання ЕОМ.

3.9.5. Космічна ера й ракетна техніка

За ракетами, які почали космічну еру, стоїть довготривала історія.

Прийнято думати, що ракети з’явились в Китаї, можливо в ХІ столітті. Напевно, ракети використовувались як бойова зброя. З тих пір їх удосконалювали головним чином для феєрверків і інколи для військових цілей, поки в 1760 році одна неочікувана подія не звернула на них увагу. У цьому році індійський принц Хайдар Алі озброїв спеціальний загін чисельністю 1200 чоловік ракетами (з дальністю дії біля 1,6км), який наголову розгромив англійську колоніальну армію в битві під Гантуром. Інтерес до ракет як до зброї виріс. У 1805 році англієць Уїльям Конгрев створив свою більш досконалу бойову ракету з дальністю дії до 2,75км. Ця ракета внесла свій внесок в розгром Наполеона. Проте інтерес до ракет поступово гаснув. Вони не витримували конкуренції з новою нарізною артилерією. З цієї причини на протязі ХІХ століття великих досягнень в області ракет не було.

Першим, хто підвів між планетними мандрівками наукову основу, був К.Е.Ціолковський – бідний шкільний учитель з Росії. Після багатьох років роботи він опублікував в 1903 році статтю, в якій ґрунтовно й далекоглядно проаналізував проблему. Він дав теоретичний аналіз рівняння руху ракети, виявив залежність швидкості ракети від відносної швидкості, газів, що викидаються, її ваги й ваги палива. Проте його робота не приносила ніяких результатів цілих 20 років.

У 1919 році американець Р.Годдард опублікував результати свого дослідження можливості ракет як засобів підйому на великі висоти в дослідницьких цілях. Свої досліди він почав з порохових ракет, але ознайомившись зі статтею К.Е.Ціолковського, перейшов на рідке паливо. Його перша ракета була запущена 16 березня 1926 року й пролетіла відстань біля 60 метрів. Проте, ця робота не користувалась великою підтримкою й фактично не отримала офіційного визнання. До досліджень ракет в США приступили тільки після закінчення другої світової війни.

Наведемо тепер деякі хронологічні дані розроблення й запуску ракет.

1933 р. В СРСР здійснено запуск радянської рідинної ракети з тягою 20 кг-сил. Ця ракета піднялась на висоту біля 10 км.

1942 р. У Німеччині під керівництвом Вернера фон Брауна була розроблена й запущена ракета „Фау-2”. Ці ракети могли підніматись на висоту 200 км.

Далі на базі принципових рішень, закладених у ракетах „Фау-2” починається післявоєнний період розробок ракет у США і СРСР та запуск супутників.

1957 р. У СРСР здійснено запуск „Супутника-1” вагою 84 кг і запуск „Супутника-2” вагою 907 кг.

1958 р. У США здійснено запуск супутника „Авангард-14” вагою 1,5 кг і запуск супутника „Експлонер-ІІІ” вагою 14 кг.

1958 р. У СРСР здійснено запуск „Супутника-3” вагою 1320,3 кг.

Першою людиною в космосі був громадянин СРСР Ю.О.Гагарін у 1961 році (рис.3.28).

Першою людиною, що вийшла з космічного корабля у відкритий космос був громадянин СРСР О.Леонтьєв у 1965 році.

Першими людьми, що ступили на поверхню місяця, були громадяни США.

Рис. 3.28. Підготовка космічного корабля „Восток” до польоту Ю.О.Гагаріна

На рис.3.29...3.31 надано фотографії деяких космічних ракет та космічних кораблів США.

Рис. 3.29. Запуск ракети „Атлас” з космічним кораблем, у якому знаходиться Джон Гленн

Космічна кабіна розташована під решітчастою конструкцією

в носовій частині ракети.

Рис. 3.30. Двомісна кабіна „Джеміні” для космічних польотів

Рис. 3.31. Натуральна модель двигунів ракети „Сатурн”

У нижній частині знімку модель ракети Р.Годдарда 1926 року

з двигуном на рідинному паливі.

Як це видно з наведеної хронології запуску ракет у СРСР і США, СРСР випереджав США в розробці потужних ракет. Це було аж до 1965 року.

У наші часи слухачам добре відомо про напрямки використання космосу в мирних і військових цілях.

Зараз важко уявити собі існування сучасного цивілізованого суспільства без використання космічних супутників і космічних станцій для вирішення науково-технічних проблем.

Ракето- і супутникобудування, як промислова галузь, зараз існує в багатьох країнах світу. Сюди відносяться США, Росія, Україна, Франція, Англія, Китай, Японія, Індія, Пакистан та деякі інші.