Развитие средств транспорта

Возникшая в результате географических открытий колониальная система способствовала накоплению в руках европейской буржуазии большого количества золота, серебра, различных ценностей и денежных средств, необходимых для организации крупного капиталистического производства и одновременно сформировала огромный рынок для реализации продукции.

С развитием экономических связей Европы с Африкой, Азией, Америкой торговля приобрела мировой характер и центр ее переместился со Средиземного моря на Атлантический океан. При этом некогда процветавшие итальянские города начали приходить в упадок. Так, Венеция, в прошлом маленькая рыбацкая деревушка на 118 крохотных островах, куда укрылись жители Падуи, Аквилеи, Конкордии и др. от нашествия полчищ Атиллы, благодаря торговле на базе морского флота к XV в. превратилась в могучую процветающую республику. Но как только новые транспортные связи прошли мимо Венеции, она потеряла доходные грузовые и пассажирские потоки, начала деградировать в экономическом плане.

В этом отношении поучительна и история Брюгге. В IV в. вследствие каких-то геологических изменений море залило целую провинцию на территории Фландрии (современной Бельгии) и волею судьбы превратило Брюгге в морской порт. Сюда стали прибывать суда с грузами для многих городов Европы. Нарастал поток и в обратном направлении. Судоходство стимулировало расширение города, развитие в нем ремесел, оживление внешней и внутренней торговли. К XIII в. Брюгге превратился в главный склад 22 торговых городов Европы. Брюгге стали называть «мировым рынком» и соперником Лондона и Ганзы.

Но вот с XVI в. залив Звины стало заносить песком, а море все дальше и дальше уходило от города. По мере нарастания затруднений с приемом, погрузкой и разгрузкой судов судоходство стало сокращаться, а город экономически начал хиреть. В конце XIX в. построили морской канал длиною 10 км, который несколько оживил судоходство, но не настолько, чтобы возродить былое значение и славу Брюгге. К этому времени развился другой порт - Антверпен, который и в наше время наряду с Гавром и Роттердамом считается главными западными морскими воротами континентальной Европы.

Дальнейшее разделение труда, развитие техники, ремесел, рост городов и торговли, наличие массы свободных от феодальной зависимости рабочих рук способствовали возникновению мануфактур, т. е. мелких промышленных заведений, основанных на ручном труде и простейшей технике, для выпуска различных товаров.

Специализация производства в рамках мануфактурной формы к свою очередь ускорила накопление опыта и существенно повысила производительность труда и объем продукции. Однако мануфактуры не смогли удовлетворить быстро возраставший внутренний и внешний рынок в поставляемых ими товарах. В результате мануфактурное производство стало вытесняться машинным.

Бурное развитие машинной техники, начавшееся, как принято считать, с изобретения ткацкого станка и прядильной машины к Англии в 30-х гг. XVIII столетия, а затем захватившее не только текстильную, но и добычу угля, лесообработку, металлургию, металлообработку, переработку сельскохозяйственных продуктов и многие другие отрасли производства, резко увеличило производительность при выработке товаров, которые нужно было вывозить в больших количествах для реализации. Одновременно потребовалась доставка больших масс сырья и материалов на фабрики. Однако возможности исполнительных машин ограничивались маломощностью, несовершенством и ненадежностью источников двигательной силы (двигателей), в качестве которых на первых порах применялись водяные колеса, ветровые установки, приводы, использующие силу животных (в частности, конные), и даже ручные. Не удовлетворяли производство, торговлю и имевшиеся средства транспорта.

В конце XVII и начале XVIII в. возникла острая необходимость в мощных водяных насосах для откачивания воды из рудников и угольных шахт. В 1690 г. француз Д. Папин построил паровую машину, состоящую из цилиндра и поршня, которая получила наименование атмосферной. Рабочий ход поршня в цилиндре совершался атмосферным давлением, а пар лишь поднимал поршень в исходное положение и после конденсации создавал под поршнем вакуум. В силу несовершенства машина Папина оказалась практически неработоспособной, но конструкционная форма превращения теплоты в механическую энергию была найдена, и это нужно признать великим шагом в науке и технике. Потребовалось ровно 2000 лет, чтобы водяной насос, широко применявшийся в Древней Греции и описанный Филоном Византийским, «обратить» из машины, потребляющей энергию, в машину, производящую энергию.

Использовав идею и конструкцию Папина, английский кузнец Ньюкомен построил «водоотливную машину», где конденсация пара под поршнем осуществлялась впрыскиванием туда холодной воды. Опускаясь под атмосферным давлением, поршень через шток и коромысло передавал усилие на водяной насос. Машина Ньюкомена после усовершенствования ее рядом изобретателей оказалась достаточно удачной.

В России паровую машину для приведения, в действие воздушных мехов на Колывано-Воскресенских заводах построил русский механик Иван Ползунов. Уменьшенная против первоначального проекта модель машины в 1766 г. показала хорошую надежность, подавая воздух, достаточный на 10 или даже 12 металлургических печей. Из исторических материалов следует, что Ползунов ставил задачу создания универсальной машины, пригодной для любых целей.

Машина Ньюкомена была в высшей степени неэкономична: для конденсации пара в горячем цилиндре требовалось относительно много воды и времени, чтобы охладить цилиндр, а при последующем впуске пара в холодный цилиндр требовался большой расход пара (на нагревание). Д. Уатт, получив машину Ньюкомена на ремонт, предложил важное усовершенствование: он соединил паровой цилиндр с особым конденсатором, куда пар устремляется после подъема поршня. Позднее Уатт предложил поднимать поршень противовесом, а пар после рабочего хода конденсировать в специальном конденсаторе. Эта уже чисто паровая машина одиночного простого действия была Уаттом запатентована в 1769 г.

В 1784 г. Уатт сделал второй важный шаг: он предложил впускать пар попеременно с обеих сторон поршня с тем, чтобы каждый ход поршня был рабочим, превратив тем самым установку в машину двойного действия, мощность которой стала в 2 раза большей. Патент на указанную конструкцию закрепил за Уаттом авторство на универсальный паровой двигатель.

Так паровой машине суждено было стать прототипом мирового универсального механического двигателя, преобразившего не только производство, но и весь уклад жизни народов.
В результате этого изобретения появились паровозы, па­роходы и даже проекты паровых само­летов.

Первые в мире паровозы были со­зданы английскими изобретателями Ричардом Тревитиком в 1803 г. и Джоржем Стефенсоном в 1829 г. (рис.1а). В России первые паровозы (рис.1б) сконструировали и построили на Нижнетагильском заводе в 1834 г. крепостные механики Ефим и Мирон Черепановы. Для построенной в Рос­сии в 1837 г. Царскосельской желез­ной дороги протяженностью 26,3 км паровозы были закуплены в Англии и Бельгии.

Рис.1. Паровозы: а - Дж. Стефенсона «Ракета» (Великобритания, 1829 г.); б - Черепановых (Россия, 1834 г.)

Первый в мире речной колесный пароход «Клермонт» построен в 1807 г. американским изобретате­лем Робертом Фултоном. Этот паро­ход был оснащен паровой машиной мощностью 20 л. с. (14,7 кВт) и имел длину 43 м. Он совершал регуляр­ные рейсы протяженностью 150 миль по Гудзону от Нью-Йорка до Олбани. Спустя два года паровое судно было построено в Канаде, за­тем в Великобритании (1812 г.) и, наконец, в России (1815 г.). Адмиралтейским судостроительным за­водом (С.-Петербург) был спу­щен на воду пароход «Елизавета» с паровой машиной мощностью 4 л.с. Первые российские пароходы ходили под пару­сами. В начале 30-х годов XIX века Ижорский завод освоил производство паровых машин мощностью 240 л.с. Это положило начало широкому использованию таких машин особенно на речных и морских судах.

В первой половине XIX века между Англией и Северной Амери­кой, а также между Англией и ее владениями в Индии организуются океанские пароходные линии. Построенный в Англии в 1853 г. па­роход «Грейт Истерн» для транспортных связей с Индией имел дли­ну 207 м, ширину 25 м, водоизмещение свыше 27 тыс. т. На нем были установлены паровые машины общей мощностью 7,5 тыс. л.с.

Для сокращения сроков доставки грузов и пассажиров между Европой и странами Восточной Азии в 1859-1869 гг. был постро­ен Суэцкий судоходный канал длиной 164 км. Его ширина 22 м, а глубина 7,5 м. К этому же времени относится начало строительства крупных паровых нефтеналивных танкеров.

На рубеже XIX и XX веков тоннаж мирового парового флота (13,5 млн. т) превысил тоннаж парусного флота (8,2 млн. т).

Первый, получивший практическое применение двигатель внут­реннего сгорания, был сконструирован французским механиком Этъеном Ленуаром в 1860 г. Этот двигатель работал на горючем (светильном) газе и конструктивно мало отличался от паровых машин.

В 1867 г. немецкие изобретатели Н. Отто и Э. Ланген созда­ли более совершенный газовый двигатель внутреннего сгорания, и спустя 11 лет Н. Отто построил первый четырехтактный двигатель, в котором горючая смесь перед воспламенением подвергалась в цилиндрах предварительному сжатию. Временем рождения автомобиля и мотоцикла с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания стали 80-е годы XIX века. В 1885 г. немецкий изобретатель из г. Мангейма Карл Бенц сконструировал и построил трехколесную повозку с горизонтальным одноцилиндровым бензиновым двигате­лем. Она двигалась со скоростью 15 км/ч.

Его соотечественник Готлиб Даймлер изобрел более совершенный четырехтактный бензиновый двигатель, имеющий вдвое больший кпд, чем двигатель Карла Бенца. Он установил его на мотоцикле, а затем на четырехколесной повозке. Первые автомобили, созданные в Германии, изображены на рис.2.

Рис.2. Первые автомобили Карла Бенца и Готлиба Даймлера

Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания не сразу занял ведущее положение среди средств наземного безрельсового транспор­та. Продолжалось производство паромобилей, ставились опыты по созданию электромобилей. Лишь в 90-х годах XIX века возникла новая отрасль - автомобилестроение. Образовались компании «Мишлен», «Пежо», «Даймлер», «Фиат». К массовому производству автомобилей приступил в 1912-1913 гг. американский предпринима­тель Генри Форд.

Первый российский грузовой автомобиль был спроектиро­ван и построен на Ижорском заводе в 1901 г. инженером Б. Луцким. Машина была оснащена бензиновым двигателем мощностью 12 л.с. и имела грузоподъемность 5 т при собственной массе 1,3 т. Ее скорость составляла 10 км/ч. Массовое производство автомобилей в нашей стране началось лишь с началом 30-х годов прошлого века.

19 век отмечен новой технической революцией на рельсовом и водном транспорте, вызванной использованием на подвижном составе электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания.

В России, несмотря на ряд практических предложений, электрические локомотивы не производили вплоть до начала электрификации ее железных дорог (1924 г.). Однако только в 1932-1934 годах были построены первые отечественные грузо­вой и пассажирский электровозы серии ВЛ-19 и ПБ.

Первый двигатель внутреннего сгорания с воспламенением тяжелого топлива от сжатия воздуха в цилиндрах был сконстру­ирован и изготовлен в 1897 г. немецким инженером-изобретате­лем Рудольфом Дизелем и назван его именем. Он получил приме­нение на теплоходах, тепловозах и автомобилях.

Идея оснащения судов дизельными двигателями принадлежит профессору Петербургского политехнического института Кон­стантину Боклевскому. Он выдвинул ее в 1898 г. Вскоре на речном танкере «Вандал» были установлены три дизельных двига­теля с электрогенераторами мощностью по 120 л.с. каждый. Они вырабатывали ток для электродвигателей, вра­щающих три гребных винта. В 1908 г. со стапеля Коломенского завода сошел первый в мире морской грузовой теплоход «Дело» с двумя двигателями суммарной мощностью 1000 л.с. Затем в 1912 г. завод выпустил серию грузопассажирских теплоходов.

Почти одновременно в Дании был спущен на воду первый оке­анский теплоход «Зеландия» длиной 115 м и грузоподъемностью 4400 т. Однако переход с угля на дизельное топливо только на­чинался. В 1914 г. более 90% всех судов были оснащены паровы­ми машинами с угольным топливом.

Практически одновременно началась разработка проектов по применению дизельных двигателей на локомотивах. Такие проекты появились в Германии, Швейцарии, России. Ряд пло­дотворных проектов предложен группой российских тепло­техников под руководством профессора Василия Гриневецко­го в 1912-1913 гг. Проект тепловоза с газовой передачей был разработан инженером А.Н. Шелестом. В 1921-1922 гг. при­нято решение построить опытные образцы тепловозов с газо­вой, механической и электрической передачами. Заказы на постройку их образцов были размещены в Англии, Германии, а также на российских заводах. Первым построен тепловоз Э-1 с электрической передачей. Затем в России постро­ен образец магистрального тепловоза также с электри­ческой передачей по проекту инженера Якова Гаккеля.

Тепловоз с газовой передачей тик и не удалось построить в Англии. В конце XIX века получили реальное воплощение идеи создания летательных аппаратов как легче, так и тяжелее воздуха. К первым относятся управ­ляемые аэростаты - дирижаб­ли (рис.3), к вторым - аэропланы или самолеты.

Рис.3. Дирижабль

Интерес к дирижаблям был нисколько велик, что за не­сколько лет появилась особая отрасль - дирижаблестроение. Оболочки для дирижаблей (мягкие, полужесткие и жесткие) наполнялись газом легче воздуха. Движителями дирижаблей слу­жи ни пропеллеры — воздушные винты, работающие от какого-либо двигателя. Сначала дирижабли имели научно-экспе­риментальное или спортивное назначение. Потом их приспосо­били для военных целей. Новый этап в развитии дирижаблест­роения (1906-1916 гг.) связан с именем немецкого изобретателя и предпринимателя графа Фердинанда Цеппелина. Его дирижабли представляли собой сигарообразные летательные аппараты с алюминиевым каркасом и мягкой оболочкой. Первый из них имел 128 м в длину и объем 11,3 тыс. м³. Он был оснащен двумя двигателями внутреннего сгорания. Самый крупный дирижабль, который сконструировал Ф. Цеппелин, имел длину 200 м Ц объем 55,2 тыс. м³. Мощность его двигателей составляла 140 л.с.

Конец XIX века отмечен так­же появлением первых безмоторных летательных аппаратов тяжелее воздуха - планеров. Их конструкторы сами были ис­пытателями этих аппаратов. Многие их них погибли во время испытаний.

В 80-х годах XIX века одно­временно с планерами началось проектирование самолетов. В России первые проек­ты таких самолетов принадлежат Николаю Телешову, Николаю Ки­бальчичу, Константину Циолковс­кому. Однако самый крупный вклад в эту область внес наш соотечественник, замечательный ученый и инженер Александр Мо­жайский. Получив в 1881 г. пер­вый в России патент на разработанный им проект самолета, А. Можайский построил его на Красносельском военном поле под Петербургом.

Самолет имел фюзеляж с деревянными реб­рами, обтянутыми материей, к бортам фюзеляжа были прикреплены крылья, также обтянутые материей, пропитанной лаком. Самолет был оснащен двумя паровыми машинами мощностью 7,5 и 15 кВт, изго­товленными в Англии. В 1885 г. А. Можайский предпринял попытку испытаний самолета, закончившуюся аварией. Только спустя 18 лет братья Уилбер и Орвилл Райт (США) совершили пробный полет на созданном ими биплане с бензиновым двигателем. В 1919 г. немец­кий инженер и промышленник Гуго Юнкере создал первый в мире цельнометаллический моноплан с крыльями, расположенными под фюзеляжем. Через 30 лет в США был построен первый реактивный самолет.

Появление в мире трубопроводного транспорта связано с развитием нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промыш­ленности. До середины 60-х годов XIX века нефть и нефтепродук­ты перевозили в бочках и железнодорожных цистернах. В 1863 г. великий химик Дмитрий Менделеев предложил использовать тру­бопроводы для перекачки нефти и нефтепродуктов. Однако первый в мире нефтепровод был построен не в России. Его родиной стали в 1865 г. США. У нас в стране сооружение первого магистра­льного трубопровода (керосино-провода) Баку - Батуми было на­чато в 1897 г. и завершено в 1907 г.

Большой вклад в развитие трубопроводного транспорта внес рос­сийский изобретатель и ученый Владимир Шухов. По его проекту впервые в мире была осуществлена перекачка по трубопроводу вы­соковязкого мазута с подогревом.

Таким образом, в условиях капиталистического способа производства транспорт претерпел кардинальные изменения, заключающиеся, прежде всего, в применении механического двигателя, в значительном расширении сети путей сообщения, в выделении транспорта в особую отрасль экономики, в дифференциации средств и появлении морского, речного, железнодорожного, автомобильного, трубопроводного и позднее воздушного транспорта.