Страница 1 из 51
Марк Левин
МАШИНА-ДВИГАТЕЛЬ
От водяного колеса до атомного двигателя
Первое слово о двигателе
Автомобиль, самолет, электричество, кино, радио, телевидение — все эти и многие другие достижения современной техники сделали нашу жизнь не похожей на жизнь наших дедов и прадедов. Пытливый человеческий разум раскрыл и продолжает раскрывать одну за другой тайны природы. То, что казалось когда-то сказкой, о чем мечтал человек, как о несбыточном, вошло в жизнь, стало для нас самым обыденным.
Могучие средства современной техники преобразили нашу страну.
В глухих деревнях зажглись «лампочки Ильича», заговорило радио. Автомобили, железные дороги, пароходы и теплоходы, аэросани и самолеты приблизили дальние районы к столицам.
На поля вышли чудесные машины, которые облегчили тяжелый труд хлеборобов; почти вся пахотная земля в нашей стране обрабатывается тракторами.
Стальные исполины-экскаваторы роют каналы и строят плотины. Сейчас уже наша промышленность выпускает такие экскаваторы, которые сами могут перешагивать с места на место и в один прием вырывать до 20 кубических метров земли. Одна такая машина способна заменить до двенадцати тысяч землекопов.
Локомотивы, речные и морские суда, снабженные двигателями огромной мощности, перевозят пассажиров и грузы в таком количестве, что сделать это с помощью конной тяги, парусного и гребного флота и даже с помощью первых паровозов и пароходов прошлого века было бы практически невозможно.
Всё больше и больше вводится в строй электрических станций— от маленьких, передвижных, до самых крупных. Мы далеко ушли вперед от того времени, когда была пущена первая русская электростанция в Петербурге на реке Мойке (1882–1883 годы). Так входит в нашу жизнь техника — и прежде всего машинная техника, поставленная на службу человеку.
Но машина, став у нас другом человека, облегчая его труд, улучшая условия жизни, требует и к себе дружеского, внимательного отношения. Машину надо знать, надо любить ее.
Вы скажете: но ведь их очень много, этих машин, нельзя же всех их знать! Это правда. У нас много инженеров, техников, механиков, которые изучают и совершенствуют дальше машины; одни работают в одной отрасли техники, другие — в другой. Есть инженеры-электрики, которые знают и совершенствуют электрические машины; есть инженеры-автомобилисты, которые знают и совершенствуют автомобили; инженеры-машиностроители, строящие различные сложные машины; инженеры-теплотехники, сооружающие тепловые машины, и так далее. И если даже инженеры специализируются в определенной области технических знаний, то было бы нелепо полагать, что каждый человек должен знать в совершенстве все машины.
Нет, узнать всё о современных машинах без глубокого изучения техники нельзя. Но не знать ничего о машинах сегодня, в век техники, тоже нельзя. Надо уметь разобраться во всем многообразии окружающих нас машин, надо понимать принцип действия главнейших из них.
К таким главнейшим машинам относится машина-двигатель.
Двигатель…
Пока человечество не умело использовать различные силы природы, заставив их работать на себя, двигателем был сам человек или рабочий скот. Мускульная сила человека заставляла вращаться первые деревянные приспособления: ворот колодца, гончарный станок, ручной жернов. Лошадь двигала телегу, тащила соху и борону. Человек придумывал различные приспособления, которыми он мог бы сделать больше работы, чем голыми руками. Строились машины — орудия, заменявшие ручной труд. Машины-орудия усложнялись, и, чтобы приводить их в движение, мускульной силы человека и животных не хватало. И вот появились новые машины, которые сами стали двигать другие машины. С тем, что было не под силу, скажем, лошади, новые машины-двигатели справлялись легко. Люди начали создавать большие станки, можно было ставить много станков — появились заводы, фабрики. Здесь потребовались и весьма мощные двигатели. Потом машину-двигатель поставили на рельсы, и она потянула за собой длинные составы вагонов.
Позднее машину-двигатель заставили вращать машины, вырабатывающие электрический ток. Появился новый вид энергии — электричество, которое дало свет, новую двигательную силу, получившуюся с помощью электрических двигателей; появилось кино, радио, телевидение.
Нашли машину-двигатель и для городских повозок, чтобы заменить извозчичьи пролетки и колымаги, — появился автомобиль, легковой и грузовой.
Машину-двигатель поставили на колеса и впрягли в плуг, в борону, — появились тракторы.
Машину-двигатель связали с огромными ковшами, которые стали вгрызаться в землю, рыть котлованы, — появились экскаваторы.
Всё, к чему пришла современная техника, было бы немыслимо достичь без машин-двигателей, и притом разных двигателей.
И нет ничего удивительного в том, что среди машин, окружающих нас, так много машин-двигателей, машин, вырабатывающих энергию.
О машинах-двигателях и написана эта книга.
Здесь рассказано о том, какими путями входила в жизнь человека машина-двигатель, о том, как она развивалась и совершенствовалась. Эта книга повествует также и о людях, чей труд и знания были отданы на благо человечества и чьи имена нельзя не вспомнить, когда заходит речь о сделанных ими открытиях и изобретениях, обогативших технику.
Эта книга — не учебник. Здесь нет подробного описания устройства разных двигателей. Здесь рассказано лишь о принципах, на которых основана работа двигателей, о том, что связывает между собой разные типы двигателей, и о том, что их отличает. В этой книге говорится о двигателях-«старичках», которые, сыграв свою роль, уже покинули или покидают сцену, о двигателях-«юнцах» и о двигателях-«младенцах», то есть о тех, которые лишь недавно завоевали право на жизнь, и о тех, кто переживает свой «детский возраст», готовясь занять прочное место в технике завтрашнего дня.
Для многих из вас это будет первая книга о двигателях. И автору хочется думать, что среди читателей найдется немало таких, кого всерьез и надолго заинтересует техника двигателе-строения, кто вслед за этой книгой прочтет специальные технические книги и по ним углубит свои знания.
Глава I. Укрощенные стихии
«Вода примером служит нам…»
Вы помните, откуда эти слова? Это знаменитая песенка Шуберта. Может быть, вы помните и мелодию этой песенки?
Если вы хоть раз ее слышали, то, конечно, помните. Разве можно забыть эту музыку, в которой воплощено само движение, неудержимый поток, каскад падающих струй!.. Даже если вы не знаете слов этой песенки, в одной только музыке почувствуете, как неугомонная, вечно бурлящая, вечно текущая вода заставляет беспрестанно работать мельницу, заставляет вращаться тяжелые жернова в извечном трудовом ритме.
Вода! Вот кому обязано человечество своими первыми двигателями.
Человек давным-давно понял, что текущая в реке вода обладает большой силой. Пловцу было трудно бороться с течением, гребцу было тяжело вести лодку вверх по реке. А падающая вода долбила камень. И, выбиваясь из сил в борьбе с природной стихией, человек свои мысли обратил к воде. Надо заставить текущую воду работать и приносить пользу!
И вот появились самые первые двигатели — водяные колеса. Появились они еще несколько тысячелетий тому назад в древнем Китае, где из бамбуковых стержней сооружали водяные вертушки.
Позднее в древнем Вавилоне и в древнем Египте водяные колеса широко применялись для поливки орошаемых земель. Делалось это так. В дно многоводной реки вбивали специальные устои или неподвижно, на каменных якорях, ставили рядом две лодки. Устои или лодки служили опорами для вала огромного деревянного колеса.