В. БОЛХОВИТИНОВ, А.БУЯНОВ,
В. ЗАХАРЧЕНКО, Г.ОСТРОУМОВ

Под общей редакцией
В. ОРЛОВА

РАССКАЗЫ
О РУССКОМ
ПЕРВЕНСТВЕ

Издательство ЦК ВЛКСМ

«МОЛОДАЯ ГВАРДИЯ»

Москва — 1950

В истории культуры нет примера более кровной связи с народом, более самоотверженного служения ему, стремления отдать ему все силы и знания чем история русской науки.

Начиная с гениального холмогорского рыбака Ломоносова, лучшие люди русской науки всегда выходили из толщи народа, всегда были плоть от плоти, кровь от крови его и не забывали об этом. Вот почему русская наука всегда была демократична, была постоянно то в скрытой, то в явной форме в оппозиции царскому правительству.

Демократичная в самой основе своей, русская наука всегда была связана с передовой, революционной идеологией. Крупнейшие русские учёные неизменно шли тем прогрессивным путём, который прокладывала русская передовая общественная мысль — мысль Радищева, декабристов, Герцена, Белинского, Чернышёвского, Добролюбова.

Великое плодотворное влияние на развитие отечественной науки оказало учение Маркса — Энгельса — Ленина — Сталина.

Корнями уходящая в толщу народа, связанная с передовым, революционным мировоззрением, русская наука всегда была материалистической. Великим материалистом был Ломоносов. И вслед за ним всё прогрессивные русские учёные боролись за научно-материалистическое объяснение явлений природы. Русская наука не знала сомнений в познаваемости мира, в том, что мир материален. Она не пыталась явления непонятные объяснять вмешательством каких-либо «божественных», «сверхъестественных» сил. Тимирязев, Менделеев, Лобачёвский, Столетов, Сеченов, Павлов — корифеи естествознания — внесли немалый вклад и в сокровищницу материалистического миропонимания.

Передовое мировоззрение, пламенная любовь к родине — вот что вдохновляло русских учёных, верных сынов нашего талантливого народа, вот что помогало им, несмотря на экономическую отсталость страны, задавленной самодержавием, создавать труды, подымающие человечество на новые ступени культуры.

«Европа беднее нас талантливыми людьми», — говорил Владимир Ильич Ленин.  {5} 

Путь русской науки — это не тропинка регистрации фактов, кабинетных реформ, «малых дел», но широкая дорога величайших революционных открытий, далеко опережающих время, устремлённых в будущее.

Справедливо говорил Тимирязев о том, что «русская научная мысль движется наиболее успешно и естественно не в направлении метафизического умозрения, а в направлении... точного знания и его приложения к жизни».

«Лобачевские, Зинины, Ценковские, Бутлеровы, Пироговы, Боткины, Менделеевы, Сеченовы, Столетовы, Ковалевские, Мечниковы, — писал Тимирязев, — вот те русские люди, повторяю, после художников слова, которые в области мысли стяжали русскому имени прочную славу и за пределами отечества».

И ещё одну замечательную особенность русской науки подчёркивает Тимирязев. «Не в накоплении бесчисленных цифр метеорологических дневников, а в раскрытии основных законов математического мышления, не в изучении местных фаун и флор, а в раскрытии основных законов истории развития организмов, не в описании ископаемых богатств своей страны, а в раскрытии основных законов химических явлений, — вот в чём главным образом русская наука заявила свою равноправность, а порою и превосходство».

Царское правительство боялось народных талантов, боялось смелой, самобытной народной мысли, оно всячески старалось помешать распространению знаний в народе.

Совсем иначе относились к просвещению народа лучшие люди русской науки. Горячая любовь к народу, сознание долга перед ним порождали в них страстное желание раскрыть перед народом всё то большое и важное, что ими достигнуто, донести до широчайших народных масс великий свет истинного знания.

Бессмертен подвиг Ломоносова, основавшего первый русский университет. Ломоносов воспитал десятки замечательных учёных. Великий просветитель рассказывал народу о сложнейших проблемах, о последних достижениях науки.

Замечательными воспитателями молодёжи и мастерами популяризации научных знаний были Лобачевский, Столетов, Сеченов, Тимирязев и многие другие корифеи русской науки. В этой просветительской деятельности ещё раз проявился демократизм русской науки, её постоянная готовность работать на благо родного народа.

Полностью все лучшие черты русской науки смогли проявиться свободно только после Октябрьской революции, когда в нашей стране раз и навсегда были разбиты цепи, сковывавшие учёного, когда впервые а истории человечества наука поистине стала делом народа и достоянием его.

Связанная творческими узами с производством, помогая осуществлению величайшего плана преобразования природы, создавая теоретический фундамент для крупнейших строек сталинской эпохи, советская наука вносит свой вклад в великое дело построения коммунистического общества.

Советская наука — это такая наука, «которая не отгораживается от народа, не держит себя вдали от народа, а готова служить народу, готова передать народу все завоевания науки, которая обслуживает народ  {6}  не по принуждению, а добровольно, с охотой», — говорил товарищ Сталин.

Советское правительство окружило труд учёного такой заботой и любовью, создало такие условия для развития науки, о которых в царской России, да и нигде в мире, ни в прошлом, ни теперь нельзя было и мечтать. Это сделало возможным небывалый прогресс научной теории, осуществление теснейшей, органической связи её с практикой, с производством. Каждое новое достижение теоретической мысли сразу же претворяется в дело, служит дальнейшему развитию народного хозяйства, процветанию страны.

Когда на одной шестой части земного шара была уничтожена эксплуатация человека человеком, а значит, и эксплуатация мысли, наука впервые стала действительно народной.

Возникли небывалые в мире отношения содружества, доверия, взаимной помощи. Обычным явлением стали в нашей стране коллективные труды учёных, плодотворно работающих совместно над одной какой-либо проблемой. Многие такие работы удостоены Сталинских премий.

Проникнутая духом самого прогрессивного, единственно правильного мировоззрения — диалектического материализма, советская наука глубоко оптимистична, исполнена веры в познаваемость мира, в безграничные возможности человеческого разума.

Впервые в истории советский человек при помощи науки не только познаёт, но и ежечасно переделывает мир. Бурное развитие промышленности, хозяйства в свою очередь ведёт к ещё большему расцвету научного творчества.

Издавна западные реакционеры относились с презрением к «отсталой», «варварской» России, распространяли лживую теорию о неспособности русских к прогрессу, к самостоятельному творчеству. Пытаясь не только экономически, но и духовно поработить Россию и русский народ, буржуазные теоретики утверждали, что все достижения науки и техники рождаются на Западе, а Россия лишь слепо ему подражает. Эту клевету охотно поддерживало царское правительство, которое предпочитало импортировать науку из-за границы. Оно пыталось воспитывать русскую интеллигенцию в духе преклонения перед всем заграничным и презрения ко всему русскому.

Международная реакция, стремясь скомпрометировать страну социализма в глазах всего мира, делает всё, чтобы оболгать русскую и советскую науку, умалить её значение.

Как и прежде, многие западные историки не останавливаются перед прямой фальсификацией истории науки и техники, лишь бы скрыть, замолчать бесспорный приоритет русской науки во многих основных областях знания. Для этого они никогда не брезгали никакими средствами. Бывали случаи, когда иноземные учёные попросту присваивали русские открытия и изобретения. Как часто, сделав небольшое усовершенствование в изобретении русского учёного, иностранцы выдавали всё изобретение в целом за своё, оригинальное. Они систематически замалчивали открытия русских учёных, сделанные задолго до аналогичных открытий на Западе.

В то же время, пользуясь тем, что обстановка в царской России  {7}  была крайне неблагоприятна для научного творчества, иностранцы безнадёжно пытались подкупать и переманивать русских учёных и изобретателей.

Космополитическими измышлениями, лживыми фразами о мировой науке, не знающей географических и национальных границ, международная реакция пыталась и пытается, как дымовой завесой, прикрыть свою воровскую, захватническую политику в науке, своё стремление подчинить науку всего мира интересам доллара, интересам империализма и милитаризма.

Это провокационные измышления Не может быть науки без родины. Не может быть единой мировой науки, пока в мире существуют два лагеря: лагерь демократии и лагерь империализма.

Эта книга не претендует на показ русской науки и техники в их развитии, она не является также собранием биографий русских учёных.

В книге рассказывается о наиболее разительных примерах первенства русской науки и техники. Здесь собраны примеры того, как русская научная мысль обгоняла своё время, опережала научную мысль Запада.

Книга ставит перед собой цель провести читателя по величественным залам сокровищницы русской науки, познакомить его с бесценными жемчужинами научного творчества, утверждающими первородство русских в изобретениях и открытиях.

Блистательным победам советской науки и техники авторы посвящают следующую книгу, над которой в настоящее время ими ведётся работа.

Несмотря на большой объём книги, обзор получился, разумеется, неполным. Советская научная общественность проводит огромную работу по разоблачению зарубежной лжи и восстановлению исторической правды в области приоритета русской науки и техники. Каждый день архивные изыскания приносят нам новые свидетельства этого приоритета. Нет сомнения, что к моменту выхода книги число таких свидетельств неизмеримо возрастёт.

Авторы выражают свою большую признательность и благодарность за ценные указания, сообщения новых материалов, просмотр рукописей и консультации в процессе написания «Рассказов о русском первенстве» академику Н. Д. Зелинскому, академику А. И. Опарину, академику П. Н. Константинову, академику Н. Т. Гудкову, академику И. И. Артоболевскому, академику |В. Н. Образцову|, академику Л. Д. Шевякову, действительному члену Академии педагогических наук Б. Е. Райкову, члену-корреспонденту Академии наук Д. Л. Талмуд, члену-корреспонденту Академии наук Б. М. Козо-Полянскому, генерал-лейтенанту В. Г. Фёдорову, полковнику Г. П. Мещерякову, доктору физико-математических наук профессору А. К Тимирязеву, доктору экономических наук профессору Б. Г. Кузнецову, доктору химических наук профессору С. С. Васильеву, доктору технических наук профессору А. В. Щегляеву, действительному члену Академии наук УССР В. В. Данилевскому, доктору исторических наук В. С. Виргинскому, кандидату биологических наук Г. Д. Смирнову, доценту И. И. Смирнову.

ТВОРЦЫ ТОЧНЫХ НАУК

Замечательные черты русской науки ярко раскрываются в творчестве русских математиков, физиков и астрономов. Революционерами науки, опережающими своими открытиями науку Запада, были и Ломоносов, и Лобачевский, и Столетов, и Чебышёв, и многие другие передовые деятели русского точного естествознания.

Наблюдение, опыт, математический анализ, научное предвидение — весь арсенал научного исследования использовался ими для того, чтобы проникнуть в самые сокровенные тайны природы, раскрыть глубочайшие закономерности её развития и покорить её.

Зачастую полное значение трудов русских учёных раскрывалась через десятки лет после их создания — так были устремлены они в будущее.

В ходе времени то, что, как казалось когда-то, представляло лишь отвлечённый интерес, становилось основой ещё более глубокого овладения силами природы

НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ

Занимаясь изучением вселенной, наука астрономия помогает нам в решении разнообразных практических задач.

Мерно вращающийся небосвод — это наши точнейшие часы. Время, пойманное приборами астрономов, радио разносит по всему миру. Штурманы морских и воздушных кораблей, нацеливая свои навигационные приборы на небесные светила и сверяясь с таблицами, составленными астрономами, определяют своё местоположение.  {9} 

Рисунки М. В. Ломоносова, изображающие прохождение Венеры по диску Солнца.

Прохождение планеты Венеры по солнечному диску.

Теснейшим образом связана наука о небе и с геодезией — наукой об измерении земной поверхности. С помощью астрономических наблюдений геодезисты прокладывают на земной поверхности воображаемые линии меридианов и параллелей.

Физики видят в пылающих звёздах как бы гигантские лаборатории, в которых вещество находится в недостижимых пока для их лабораторий условиях: невероятно высоких температуре и давлении. Изучение небесных светил помогает учёным раскрывать тайны мельчайших частиц — атомных ядер, протонов, позитронов, электронов...

Прекрасно понимая язык природы и мудро осмысливая её рассказы, русские астрономы открыли многие закономерности её развития.

* * *

Наблюдения над явлениями природы не были для русских учёных самоцелью, результаты таких наблюдений служили им материалом для глубоких обобщений и умозаключений.

Весной 1761 года астрономы всего мира с интересом наблюдали редкое небесное явление: прохождение Венеры через солнечный диск — планета проходила между Землёй и Солнцем.

26 мая и Ломоносов направил свою зрительную трубу на Солнце.

Внимательно проследив явление прохождения Венеры, пытливый наблюдатель заметил в нём интересные подробности. Перед тем как на солнечный диск стало наползать тёмное пятнышко силуэта Венеры, край диска сделался неясным. Думая, что причиной этому усталость глаза, Ломоносов оторвался от трубы. Но вот Венера приблизилась к другому краю солнечного диска, и тут Ломоносов отчётливо заметил, что «появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению проходила. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера показалась вдруг без края. Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе, было также с некоторым отрывом и с неясностью солнечного края».

Множество астрономов следило за прохождением Венеры некоторые даже упоминали об явлении, замеченном Ломоносовым. Но никто из них не смог так глубоко и правильно, как он, осмыслить наблюдение. Причина явления, решил русский учёный, кроется в том, что «планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою», преломившей солнечные лучи.

Открытие атмосферы на Венере было большой победой астрономии. Впервые были получены столь подробные сведения о внеземном мире.

Буржуазная наука не вспоминает об этом открытии Ломоносова. Ещё и сейчас честь открытия атмосферы Венеры приписывают на Западе Шретеру и Гершелю, труды которых относятся к 1791 году.

К замечательному научному выводу пришёл Ломоносов, осмысливая наблюдения над кометами.

В кометах многое было загадочным для тогдашней науки. Непонятно было, например, почему кометные хвосты обращены в сторону от Солнца и в чём причина их бледного свечения.

Эти вопросы заинтересовали и Ломоносова. Он решительно отверг мнение Ньютона о том, что хвосты комет можно уподобить дыму, поднимающемуся из трубы. Глубоко постигая тайны электричества, учёный  {10} 

Исследование комет занимало важное место трудах Ломоносова

предполагал, что во многих кометных явлениях можно проследить действие его сил. «Изъяснив по возможности из електрических законов явления, которые показывают нам действия земныя атмосферы, охоту чувствую взойти выше и оные тела рассмотреть, которые в пространном ефире океане плавая, подобные показывают виды», — писал он.

Развитие науки полностью подтвердило прозрение русского учёного об электрической природе сил, действующих в кометах.

Борясь за расширение горизонтов наблюдения, Ломоносов построил много замечательных приборов.

В 1762 году Ломоносов изобрёл отражательный телескоп совершенно новой конструкции, значительно более простой и совершенный, чем прежние телескопы. На Западе оптическую систему, изобретённую русским учёным, несправедливо называют системой Гершеля, который построил свой телескоп только через 27 лет после Ломоносова.

Среди приборов, созданных Ломоносовым, были морской жезл для определения долготы; устройство, с помощью которого можно с палубы качающегося корабля вести точные астрономические наблюдения; труба для «смотрения под водой». В бумагах Ломоносова сохранился набросок чертежа прибора, названного им полемоскопом и представляющего собой перископ особого вида. Вращаясь на оси, полемоскоп позволял из-за укрытия осматривать весь горизонт.

Особое место принадлежит фотометрической трубе Ломоносова, первому прибору для определения яркости небесных светил. Труба давала возможность сравнивать их свет со светом Солнца. Прибор этот Ломоносовым был очевидно построен и использован; в его астрономических изысканиях осталась запись: «На Сатурне свет не меньше как здесь был в затмение солнечное».

К числу замечательных физико-технических приборов относится изобретённая Ломоносовым «ночезрительная труба» — труба с особенно широким объективом, облегчающим наблюдение в сумерках.

Этот инструмент в своё время явился предметом горячих споров. Многие учёные старались опровергнуть его действенность. Один даже получил степень магистра за диссертацию, посвящённую «опровержению» изобретения Ломоносова. Сейчас же ночные бинокли — приборы, родоначальником которых явилась «ночезрительная труба», — получили широкое применение.

В 1756 году Ломоносов построил «универсальный барометр». Предназначен он был, однако не для того, чтобы отмечать изменение атмосферного давления, — прибор обнаруживал изменение силы земного притяжения. Два запаянных шара — один маленький, другой большой — соединялись изогнутой вниз капиллярной трубкой. В большой шар была налита ртуть. Над ртутью в нём была пустота. Маленький же шар был наполнен воздухом. Если земное притяжение, рассуждал Ломоносов, изменит свою величину, то Внизу: схема отражательного телескопа Ломоносова. Справа: маятник Ломоносова для измерения силы земного тяготения.

Универсальный барометр Ломоносова

ртуть в шаре станет или легче, или тяжелее, следовательно, она ослабит или усилит давление на воздух в маленьком шаре. Конец ртутного столба в капилляре должен будет передвинуться. Чем более площадь сечения шара превышает площадь сечения капилляра, тем чувствительнее прибор, тем большим смещением ртути в трубке он отзовётся на изменение силы земного притяжения Пользуясь своим прибором, Ломоносов предпринял первые в истории науки наблюдения изменения земной тяжести.

С «универсальным барометром» связано одно любопытное происшествие. В 1940 году состоялась конференция учёных, изучающих силы тяготения, — гравиметристов. На заседании было доложено об изобретённом немецким профессором Гальком приборе для непосредственного измерения силы лунного притяжения. Участникам конференции были показаны чертежи прибора и объяснено его действие. После этого взял слово действительный член Академии наук УССР А. Я. Орлов и указал, что прибор Галька есть не что иное, как «универсальный барометр» Ломоносова, который уже воспроизведён в Академии наук УССР.

* * *

Многими открытиями прославил русскую науку астроном первой половины XIX века Василий Яковлевич Струве. Создатель целого ряда замечательных приборов, автор новых методов астрономических измерений, Струве, обобщив опыт своих предшественников в этой области: Ломоносова, Эйлера и их учеников — Исленьева, Румовского, Иноходцева, — открыл своими трудами эру точной астрономии.

Струве был основателем знаменитой Пулковской обсерватории, прославившейся на весь мир сделанными в её стенах исследованиями. По богатству и совершенству своего оборудования обсерватория сразу же заняла первое место в мире. Струве разработал план работ обсерватории, поражающий и сейчас своей обширностью и глубиной. План предусматривал чисто астрономические наблюдения: определение положения звёзд и планет, измерение аберрации и т. д. Оговорены были и геодезические наблюдения, а также необходимость постоянного и

Пулковская обсерватория стяжала себе славу астрономической столицы мира.

Василий Яковлевич Струве (1793–1864).

тщательного исследования самих приборов наблюдения: телескопов, хронометров, уровней и т. д. Много лет успешно работала обсерватория по этому плану. В некоторых своих частях, например по разделу астрометрии, он сохранился и в наши дни.

Деятельность Пулковской обсерватории вызывала восхищение учёных всего мира. Пулково стали называть «астрономической столицей мира». Директор Гринвичской обсерватории Эри писал: «Я ничуть не сомневаюсь в том, что одно пулковское наблюдение стоит по меньшей мере двух, сделанных где бы то ни было в другом месте». В 1845 году известный французский физик Био, рассказывая о Пулковской обсерватории, говорил: «Теперь Россия имеет научный памятник, выше которого нет на свете».

Точные астрономические методы, созданные Струве, не являлись для него самоцелью. Струве не был ограниченным регистратором звёзд. Занести на карту ещё одну звезду, уточнить положение ещё одного небесного тела — не в этом одном видел он свою задачу. Наблюдения давали ему материал для создания новых глав астрономии.

Годичный параллакс звезды — угол, под которым с этой звезды виден радиус земной орбиты.

В 1838 году Струве впервые измерил годичный параллакс звезды — угол, под которым со звезды виден радиус земной орбиты. Свои наблюдения Струве производил над самой яркой звездой созвездия Лиры — Вегой.

Измерение годичных параллаксов звёзд и для современной техники — дело непростое. Звёзды необычайно далеки от нас. По сравнению с расстояниями до них ничтожно мал даже гигантский радиус земной орбиты. Ничтожно малы и углы, под которыми виден он со звёзд. Параллаксы даже ближайших звёзд и то измеряются всего лишь долями секунды, а ведь и сама секунда — угол чрезвычайно малый. Чтобы поперечник гривенника стал виден под углом в одну секунду, монету надо было бы рассматривать с расстояния в 3 с лишним километра!

Создатель точных астрономических методов победил трудности, стоящие на пути его исследований. Параллакс Веги был измерен.

Русский астроном сторицей был вознаграждён за свой труд. Найдя параллакс Веги, он определил тем самым угол при скрывающейся в глубинах неба вершине гигантского треугольника, по углам которого расположены Солнце, Земля и Вега. Величина радиуса земной орбиты — основания этого треугольника — была уже давно известна. И как только был найден параллакс Веги, стало возможным с помощью  {13} 

Двойная звезда — это два светила, обращающиеся вокруг общего центра.

Схема Галактики при наблюдении сбоку, справа — при взгляде сверху

простых математических вычислений определить величину длинных сторон треугольника. Вычислить расстояние до звезды! Струве словно коснулся чудесным лотом миров вселенной. Человечество узнало, насколько отдалены от Земли звёзды. Измерение, сделанное русским учёным, было великой победой астрономии. Мировую славу завоевали и классические работы Струве, посвящённые исследованию двойных звёзд. Двойная звезда — это как бы сообщество двух светил. Неразлучно связанные силами тяготения, кружатся они вокруг лежащего между ними их общего центра тяжести.

Отыскать двойную звезду — дело нелёгкое. Расстояния между звёздами, входящими в такое содружество, несравненно меньше их расстояния от Земли. Невооружённому глазу все двойные звёзды кажутся обычными, одинокими звёздами. Даже сильнейшие телескопы не могут иногда показать, двойные ли это звёзды. Их приходится разгадывать часто только по косвенным признакам. Некоторые двойные звёзды, например, выдаёт периодическое изменение их яркости — орбиты звёздной пары расположены по отношению к наблюдателю так, что звёзды, вращаясь, попеременно «затмевают» друг друга.

И, наоборот, существует немало звёзд, только кажущихся двойными. Наблюдая такие звёзды, астроном видит на небе две тесно сближенные звезды. Но близость их обманчива. Всё дело в том, что эти звёзды, на самом деле разделённые огромным расстоянием, видны приблизительно в одном направлении.

Нужно было быть таким зорким и неутомимым следопытом вселенной, как Струве, чтобы в то время суметь найти в глубинах неба многие двойные звёзды. Великий астроном и серьёзно исследовал их: определил орбиты образующих их звёзд, измерил периоды их вращения, определил расстояния между звёздами и т. д.

Изучение двойных звёзд имеет огромное значение для развития науки о вселенной. Наблюдения за движением звёздных пар явились могучим подтверждением всеобщности законов тяготения. Наблюдения эти дали, кроме того, возможность вычислить массы звёзд. И в наше время можно точно «взвесить» звёзды, только опираясь на наблюдения над двойными звёздами.

В 1847 году Струве опубликовал свой знаменитый труд по звёздной астрономии. В этой книге был впервые подробно изложен и применён созданный её автором метод звёздной статистики.

Звёздная статистика — одна из важнейших областей астрономии.

Изучая густоту распределения звёзд на различных участках небесного свода, классифицируя звёзды по их видимым яркостям, по их видимым перемещениям, звёздная статистика ищет ответы на вопросы об истинном распределении звёздных миров в пространстве, об их истинных яркостях, движениях, скоростях. Все эти вопросы необычайно важны для познания  {14}  строения и развития звёздной вселенной. Методы звёздной статистики помогли, например, узнать, что область, занимаемая Галактикой — огромной звёздной системой, в которую входит и наше Солнце с его семьёй планет, — имеет форму чечевицы.

Обобщая результаты наблюдений над распределением звёзд на небесном своде, Струве вывел замечательную формулу, показывающую, как уменьшается плотность распределения звёзд в пространстве по мере удаления от плоскости экватора Галактической системы к её «полюсам».

Пользуясь своим статистическим методом, Струве сделал замечательное открытие: он обнаружил явление поглощения света звёзд в межзвёздном пространстве.

Струве нашёл, что свет, проходя в мировом пространстве, хотя и ничтожно, но всё же ослабляется. Тем самым учёный доказал, что мировое пространство, вопреки существовавшему мнению, не есть абсолютная пустота.

Дальнейшее развитие астрономии подтвердило справедливость мнения русского учёного.

Необычайно много сделал Струве и в геодезии. Сорок лет под его руководством трудились русские учёные, измеряя отрезок дуги меридиана между Дунаем и Ледовитым океаном. Длина меридиана была определена с замечательной точностью, что дало картографии надёжные данные, необходимые для составления карт. В истории науки это была одна из величайших геодезических работ.

Жизнь Струве была всегда полна напряжённого труда. Один только список его работ занимает 4 страницы петита.

Дела великого учёного, основателя Пулковской обсерватории, в которой воспитались многие поколения замечательных русских астрономов, бессмертны в истории науки о вселенной.

* * *

Имя русского астронома Фёдора Александровича Бредихина — одно из выдающихся в истории естествознания.

Работая вначале в Московском университете, а потом руководя Пулковской обсерваторией, Бредихин создал работы мирового значения.

Главные из них посвящены теории комет.

Эти космические странницы, внезапно появляющиеся из глубин неба, огибающие Солнце и снова исчезающие в просторах вселенной, давно интересовали людей. В свитках папирусов, в летописях, в протоколах астрономических наблюдений встречается немало описаний и изображений хвостатых небесных тел.

К середине XIX века в науке о небе накопилось огромное количество сведений о кометах. Но во многом эти сведения оставались мёртвым капиталом. Астрономия ждала гения, который сумел бы, используя разрозненные наблюдения, раскрыть физическое строение комет, объяснить причину образования их хвостов и т. д.

Этого гения дала Россия.

Создавая свою теорию кометных хвостов, Бредихин исходил из твёрдого убеждения, что Солнце действует на комету двояко. Своим полем тяготения оно притягивает комету. Но если бы существовало только это действие, хвост кометы изгибался бы по направлению к Солнцу.  {15} 

Три типа кометных хвостов по Бредихину

Согласно «фонтанной» теории комет хвост кометы образуется из вещества, изверженного ядром кометы

Однако он изгибается гак, как если бы со стороны Солнца дул ветер. Действуют, очевидно, и какие-то другие силы, отталкивающие хвост кометы. Перекликаясь с Ломоносовым, считавшим, что в кометах действуют электрические силы, Бредихин предполагал, что отталкивательные силы имеют электрическую природу.

Свои соображения Бредихин облёк в строгую математическую форму. Он вычислил для различных комет величину предполагаемых сил отталкивания. В результате своих вычислений он разделил все кометные хвосты на три типа, длинные саблевидные хвосты, отклонённые почти прямо от Солнца, хвосты, похожие на широкий рог, отклонённые не столь сильно, и, наконец, хвосты короткие, почти не отклонённые. Теория Бредихина объясняет, что форма хвоста кометы зависит от соотношения между силами притяжения и отталкивания, действующими на него. Чем разительнее сила отталкивания превозмогает силу притяжения, тем круче отброшен кометный хвост от Солнца. Развивая свою теорию, Бредихин высказал предположение, что силы отталкивания действуют тем сильнее, чем легче вещество, из которого состоит кометный хвост. Хвосты разных форм, говорил Бредихин, различаются и своим химическим составом: хвосты первого типа состоят из легчайших веществ, хвосты второго типа — из веществ более весомых, а третьего типа — из веществ самых тяжёлых.

Бредихин также впервые высказал мысль о том, что в состав некоторых комет должны входить натрий и железо, тогда как все астрономы того времени были убеждены, что в хвостах комет содержатся только углеводороды. Научное предвидение Бредихина оправдалось. В 1882 году спектральный анализ света двух комет действительно обнаружил в их хвостах присутствие натрия и железа.

Классификация кометных хвостов — одно из крупнейших достижений Бредихина. Дополненная и уточнённая, она до сих пор является основной классификацией кометных форм.

Относительно происхождения кометных хвостов Бредихин стоял на точке зрения «фонтанной» теории, считающей, что хвосты комет образуются из веществ, извергаемых ядром кометы, когда оно раскаляется при приближении к Солнцу.

Глубоко и подробно разработанная русским астрономом, эта теория получила в его руках и филигранную математическую отделку. Бредихин вывел целый ряд формул, помогающих точно рассчитать движение вылетающих из ядра кометы частиц. Теория Бредихина смогла объяснить много загадочных прежде явлений, наблюдавшихся в некоторых кометах волнистость хвостов, поперечные полосы в них, фигуры странной формы...

Раскрыл Бредихин и тайну аномальных хвостов, повёрнутых в сторону Солнца. Для таких хвостов, показал Бредихин, сила притяжения Солнца значительно превышает силу отталкивания, так как хвосты эти состоят из крупных, тяжёлых частиц. Наблюдая и исследуя аномальные хвосты, Бредихин создал свою знаменитую теорию образования метеорных потоков, значительно более точную и всеобъемлющую, чем теория итальянца Скиапарелли, считавшего, что метеорные потоки образуются только при распаде комет на части. Бредихин же убедительно доказал, что метеоры порождаются «хвостатыми звёздами» и тогда,  {16} 

Изменение формы кометного хвоста при обходе кометой Солнца

Перед движущимся источником звука звуковые волны как бы сгущаются. Для наблюдателя звук приближающегося источника кажется поэтому более высоким.

когда они ещё продолжают существовать как кометы, выбрасывая мелкие, твёрдые частицы, рассеивающиеся по орбите, они оставляют за собой рой метеорных пылинок.

Бредихин создал также теорию периодических комет — комет, регулярно, через определённые сроки, появляющихся на небе. Ранее полагали, что такие кометы образуются в результате пленения их большими планетами, делающими их членами солнечной системы Бредихин доказал неосновательность такого предположения. Чтобы комета резко изменила свою траекторию, она должна пройти весьма близко около планеты. Такие сближения — редкий случай. А вместе с тем периодических комет очень много. Каково же их происхождение? Дело не в захвате, объясняет Бредихин, а в делении одной и топ же кометы на несколько других. Одна комета может стать родоначальницей целого семейства.

Теория Бредихина, явившаяся ключом к объяснению удивительного сходства в составе различных периодических комет, была полностью подтверждена развитием астрономии.

Теория же «захвата» комет была опровергнута советской наукой Советский астроном А. А. Михайлов доказал, что все без исключения кометы — это члены солнечной системы, а не какие-то пришельцы из других миров.

Теория Бредихина о кометных хвостах, метеорных потоках и периодических кометах — это единое, гармонично-прекрасное в своей завершённости произведение русского гения.

Наследие Бредихина не исчерпывается, однако, исследованиями комет. Он оставил классические работы в области спектрального анализа солнечной короны и протуберанцев.

Русская наука чтит в Бредихине и замечательного воспитателя многих астрономов, пламенного пропагандиста научных знаний.

Возглавляя Пулковскую обсерваторию Бредихин провёл там ряд замечательных преобразований. Сразу же после его прихода в обсерваторию получила необычайное развитие астрофизика — наука, изучающая физические свойства небесных тел. Изменил Бредихин и общественное лицо обсерватории. Учёный-патриот широко распахнул двери Пулкова для молодых русских учёных.

«Как истинно русский человек, — писал о Бредихине знаменитый астроном А. А. Белопольский, — он с замечательною для своего времени энергией, можно сказать, против течения, отстаивал научное национальное самосознание; он его всячески старался внушить своим ближайшим ученикам, насколько он был скромен и требовал разумной научной скромности от своих учеников, настолько же он был врагом несправедливого унижения перед Западом в русских людях».

Бредихин дожил до дней, когда великий русский физик П. Н. Лебедев начал свои знаменитые опыты, доказавшие существование светового давления. Опыты Лебедева подтвердили гениальное прозрение Бредихина об отталкивающем действии света Солнца. Свет Солнца и есть тот «ветер», который отклоняет кометные хвосты. Осталась не совсем ясной лишь причина отклонения хвостов первого типа. Силы светового давления недостаточно для объяснения такого сильного  {17} 

Фёдор Александрович Бредихин (1831–1904)

Заставив свет отражаться в зеркалах, укреплённых на вращающихся колёсах, Белопольский смог в своей лаборатории получить невероятно быстро перемещающийся источник света

отклонения: на эти хвосты действуют, очевидно, и какие-то другие, пока ещё неизвестные, отталкивательные силы.

Достойным преемником Бредихина был выдающийся русский астроном Аристарх Аполлонович Белопольский. Белопольский ввёл в астрономию совершенно новый, могучий метод наблюдения небесных тел, он заставил их свет рассказывать о том, куда, к нам пли от нас, и с какой скоростью они движутся.

Теория говорила, что если источник света удаляется, то число световых волн, приходящих за единицу времени к наблюдателю, должно быть меньшим по сравнению с тем случаем, когда источник находится на неизменном расстоянии от наблюдателя. Иначе говоря, при удалении источника частота света должна уменьшиться, а длина волны возрасти.

Вследствие этого все линии в спектре света, излучаемого летящим от наблюдателя источником, должны будут сдвинуться в сторону длинноволновой части спектра. Иное должно произойти, когда источник движется к наблюдателю. Спектральные линии тоже переместятся, но уже в обратную сторону.

Эти явления должны быть тем разительнее, чем больше скорость источника света.

Для звука подобное явление было известно давно. Тон свистка паровоза, приближающегося к наблюдателю, тотчас же меняется на более низкий, когда паровоз, миновав наблюдателя, начинает от него удаляться. Но будет ли это справедливо и для световых явлений? Прежде чем пользоваться теорией в астрономических исследованиях, надо было проверить её, нужен был опыт. Для световых явлений экспериментальная проверка эффекта изменения частоты в зависимости от движения источника представляла собой невероятные трудности. Чтобы эффект был заметен, показывают расчёты, скорость источника колебаний должна быть сравнима со скоростью распространения самих этих колебаний. Для звука эффект проверялся просто. Скорость звука не так уж велика — 300 метров в секунду. Уже такой, сравнительно медленно движущийся источник, как свисток паровоза, даёт возможность без особых ухищрений, прямо на слух, убедиться в том, что частота звука действительно меняется.

Но скорость света неизмеримо больше скорости звука. Где найти в земных условиях достаточно быстрый источник света? Белопольского эта трудность не остановила. Проявив замечательную выдумку, он  {18} 

Аристарх Аполлонович Белопольский (1854–1934)

создал в лаборатории необычайно быстро движущийся источник света, заставив свет многократно отражаться в зеркалах, подобно лопастям, укреплённым на вращающихся колёсах. Изображение неподвижного источника света во вращающихся с огромной скоростью зеркалах и было как раз тем искусственным источником света, который требовался учёному. Источник этот мог удаляться и приближаться в зависимости от направления вращения.

С помощью своей установки астроном проверил теорию. Она оказалась безукоризненно верной. Линии спектра перемещались в полном согласии с предсказаниями науки.

После опытов Белопольского стало возможным уверенно применять эти теоретические формулы к астрономическим исследованиям. Спектрограф — прибор для изучения спектрального состава света — стал у Белопольского прибором, измеряющим скорость движения небесных тел. Перед астрономами раскрылась величественная картина летящих в пространстве миров.

От спектрографа не укрывается и вращение светил вокруг собственной оси. Ведь при таком вращении один край светиле идёт на наблюдателя, в то время как другой от него уходит. Линии спектра, рождаемого лучами, идущими от приближающихся участков, сдвигаются в иную сторону, чем линии спектра света, излучаемого участками отдаляющимися. Вследствие смещений и вправо и влево линии спектра как бы размываются. Измеряя получившееся уширение, можно определить скорость вращения светила.

Метод Белопольского стал могучим средством исследования двойных звёзд. Спектр двойной звезды образуется наложением друг на друга спектров звёзд, составляющих пару. Когда звёзды находятся в таком положении, что они движутся под прямым углом к лучу наблюдения — не отдаляются от наблюдателя и не приближаются к нему, линии в их спектрах совпадают. Наблюдатель видит на спектрограмме одиночные линии.

Звёзды продолжают вращаться. Одна из них приближается к наблюдателю — все линии её спектра начинают сдвигаться в сторону коротких волн. Вторая звезда в это время удаляется — следовательно, линии её спектра сдвигаются в противоположную сторону. Каждая линия общего спектра распадается на две расползающиеся в разные стороны линии. Когда скорость звёзд вдоль луча наблюдения достигнет максимума, расстояние между разошедшимися линиями спектра будет наибольшим. Затем, по мере дальнейшего продвижения звёзд по орбитам, линии сходятся всё ближе и ближе и, наконец, снова превращаются в одинарные.  {19} 

Спектр двойных звёзд. При движении звёзд каждая линия спектра расщепляется на две двигающиеся в разные стороны линии (справа). Если свет одной из звёзд слишком слаб по сравнению со светом другой звезды, то на спектре видны колебания линий только одной звезды (слева).

В спектре двойных звёзд линии как бы пульсируют. Иногда одна из звёзд слишком слаба по сравнению со своим спутником — спектр её теряется на фоне его яркого спектра. В этом случае на спектрограмме видны пульсации только одной линии

Спектральный метод даёт возможность не только обнаружить двойную звезду. Анализируя пульсации спектральных линии, астроном может определить орбиты звёзд, вычислить период их вращения.

Смещения и уширения линий спектра очень малы, так как по сравнению со скоростью света медленны движения и небесных тел. Нужно было обладать необычайным даром наблюдателя и экспериментатора, чтобы суметь разработать методику замера этих незначительных отклонений от нормального спектра. С помощью своего метода Белопольский одержал много научных побед. Установив, что внутренняя часть кольца, окружающего планету Сатурн, вращается быстрее, чем внешние участки кольца, Белопольский неопровержимо доказал, что кольцо Сатурна состоит Из отдельных метеоритов. Если бы кольцо было сплошным, подобным колесу, то быстрее вращались бы его внешние участки.

Применяя спектрограф, Белопольский исследовал вращение самого Солнца, открыл много новых двойных звёзд и доказал, что целый ряд звёзд, считавшихся ранее двойными, — на самом деле обычные одиночные звезды.

РУССКИЕ ФИЗИКИ

Астрономический спектрограф и схема его устройства

Красной нитью через всю историю передовой русской науки проходит стремление найти главные, фундаментальные законы, управляющие миром. На этом славном пути одержали много блистательных побед и русские физики Наблюдение, опыт и математический анализ были для них средством проникнуть в самую суть явлений

Русские физики создали множество замечательных теорий, правильность которых была подтверждена впоследствии новыми методами наблюдения и эксперимента.

В благородном стремлении открыть истину передовые русские учёные, намного опережая своё время, не раз восставали против принятых в их время теорий, смело прокладывали дорогу новому.

* * *

Гигантским броском в будущее было всё творчество Михаила Васильевича Ломоносова — этого необыкновенного в своей мощи и разносторонности гения, который, по словам Пушкина, «соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенной силой понятия, обнял все отрасли просвещения... всё испытал и всё проник». Порой на целые столетия опережая своё время, творил Ломоносов.  {20} 

Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765)

В письме к Эйлеру от 5 июля 1747 года Ломоносов писал:

«Все перемены в Натуре случающиеся такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов положит кто на бдение, столько же сну отнимет. Сей всеобщей естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

В этих строках изложены величайшие законы природы — закон сохранения вещества и закон сохранения энергии.

Западная наука пытается по частям расхитить приоритет Ломоносова. Закон сохранения вещества, говорит она, открыл Лавуазье. Но Лавуазье был четырёхлетним ребёнком в год, когда рукой Ломоносова был начертан этот закон. Кроме того, сейчас документально установлено, что не может итти речь и о независимом открытии Лавуазье. Лавуазье был знаком с трудами Ломоносова.

Закон сохранения энергии, как считали на Западе, открыл Мейер. Но Мейер жил в XIX веке и знал о воззрениях Ломоносова через популярную книжку Эйлера «Письма к немецкой принцессе».

Величие идей Ломоносова, изложенных им в письме к Эйлеру, не исчерпывается открытием законов сохранения вещества и энергии.

«...Ломоносов, — пишет академик С. И. Вавилов, — говорит о любых «переменах в Натуре случающихся», об их общем сохранении, и только в качестве примеров он перечисляет отдельно взятые сохранение материи, сохранение времени, сохранение силы. Можно предполагать, что перед умственным взором Ломоносова, когда он наносил на бумагу приведённые строки, вырисовывалось несравнимо более широкое и глубокое понятие материи, чем тот ограниченный, специализированный образ, характеризуемый только массой и «непроницаемостью», который имели в виду физики XVIII века, говоря о материи».

Академик С. И. Вавилов пишет. «Ломоносов на века вперёд как бы взял в общие скобки все виды сохранения свойств материи. Глубочайшее содержание великого начала природы, усмотренного Ломоносовым, раскрывалось постепенно и продолжает раскрываться в прогрессивном историческом процессе развития науки о природе». Начало сохранения раскрывается и в установленном современной физикой законе эквивалентности массы и энергии. В современной физике вырисовывается и ещё один закон сохранения — закон сохранения электрического заряда. Алгебраическая сумма зарядов остаётся неизменной при  {21}  любых превращениях вещества. При встрече, например, отрицательно заряженного электрона и позитрона — носителя положительного заряда — эти частицы превращаются в фотон — частицу незаряжённую. И до этой реакции и после неё алгебраическая сумма зарядов равна нулю.

«Этапы раскрытия широчайшего начала, замеченного Ломоносовым, несомненно, ещё не исчерпаны, — пишет С. И. Вавилов, — и дальнейшая история науки встретится с новыми частными законами сохранения и с новым, ещё более широким синтезом и объединением».

Далеко вперёд ушёл Ломоносов и как творец атомической теории, как основоположник теории теплоты, газов и электричества.

Ко времени Ломоносова в физике был подробно разработан только один её раздел — механика, наука о простых, механических движениях.

В оптике же, в учениях о теплоте, электричестве, газах и жидкости господствовали иногда самые фантастические идеи. Учёные говорили о световой и электрической жидкости, о теплороде, носителе теплоты, и даже о некоей «упругой жидкости», являвшейся якобы причиной расширения газов.

Ломоносов не мог удовлетвориться только накоплением фактов, новых явлений и описанием их.

«...Для чего столь многие учинены опыты в физике и в химии? Для чего столь великих мужей были труды и жизни опасные испытания? Для того ли только, чтобы собрав великое множество разных вещей и материй в беспорядочную кучу, глядеть и удивляться их множеству, не размышляя о их расположении и приведении в порядок» — язвительно спрашивал Ломоносов учёных-эмпириков.

Соединяя в себе замечательного экспериментатора с великим теоретиком, Ломоносов стремился проникнуть в самую суть разнообразных явлений природы, отыскать общий ключ к их объяснению.

Ломоносов утверждает, что явления, происходящие в веществе, можно будет объяснить только тогда, когда будут решены вопросы: что такое вещество, как оно построено, из чего состоит.

На основной вопрос естествознания он отвечает созданием своей атомической теории (об этом подробно рассказывается в следующей главе — «Основы химии»). Все тела, утверждает учёный, состоят из мельчайших элементарных частиц, находящихся в постоянном движении. От движения и состояния этих частиц зависят все свойства тел.

Он дерзновенно призывает «разумом достигнуть потаённого в безмерной малости вида, движения и положения первоначальных частиц, смешанные тела составляющих, высматривать все оных свойства и перемены».

В руках у Ломоносова атомическая теория становится могучим орудием познания мира, ключом к объяснению и химических и физических явлений.

Необычайно разностороннее творчество Ломоносова являет собой в то же время пример необыкновенной цельности.

Всё, чем занимается гениальный учёный, будь то геология, химия, физика или метеорология, — всё он пронизывает единой идеей, стремясь объяснить все явления с точки зрения атомической теории.

Михаил Васильевич Ломоносов проверяет опытом открытый им великий закон сохранения Рис. худ. К. Арцеулов.

Рисунки, показывающие механизм передачи теплоты по М. В. Ломоносову, рассматривавшему теплоту как вращательное движение мельчайших частиц вещества. Рисунки из сочинения М. В. Ломоносова.

Во всех своих работах он неуклонно развивает материалистические идеи. Великий естествоиспытатель и великий мыслитель был пламенным борцом с реакционным идеалистическим мировоззрением, борцом за материализм. Ломоносов утверждал материальность всей вселенной, ему было ясно, что весь мир — это бесконечная, находящаяся в постоянном движении и развитии материя. Он знал, что подобно тому как материю нельзя мыслить без движения, так и движения не может быть без материи А ведь и сейчас эти истины недоступны для многих западных учёных.

Ломоносов обрушивается на современные ему идеалистические гипотезы о чудесных жидкостях, подвергает их уничтожающей критике

«В наше время причина теплоты, — писал он, — приписывается особой материи, называемой большинством теплотворной, другими эфирной, а некоторыми — элементарным огнём... Это мнение в умах многих пустило такие могучие побеги и настолько укоренилось, что можно прочитать в физических сочинениях о внедрении в поры тел названной выше теплотворной материи, как бы притягиваемой каким-то любовным напитком; и наоборот, — о бурном выходе её из пор, как бы объятой ужасом», — смеётся он над сторонниками гипотезы теплорода. И продолжает: «Мы охотно согласились бы с ними, если было бы так же легко, как предположить, и показать, чем именно теплотворная материя вдруг загоняется в нагреваемые тела Спрашиваю, каким образом, в самую холодную зиму, когда всюду лютый мороз... порох, зажжённый малейшей внезапно проскочившей искрой, вспыхивает вдруг огромным пламенем. Откуда и в силу какой удивительной способности материя эта собирается в один момент времени? Действительно ли она слетается весьма стремительно, по какой бы это ни происходило причине, из самых отдалённых мест и, зажигая, расширяет порох? Но ведь в этом случае необходимо, или чтобы другие тела, окружающие порох, раньше его нагрелись от прилетевшего огня и расширились; или чтобы этот летучий огонь ничего кроме пороха, не мог зажигать и расширять и должен был бы позабыть свою природу. Вполне очевидно, что это противоречит прежде всего опыту, а затем здравому смыслу».

А что же такое тепло? Пользуясь своей атомической теорией, Ломоносов даёт замечательно ясный, простой, как показало будущее, верный ответ.

В 1744 году в своей диссертации «Размышление о причине теплоты и холода» он пишет:

«Теплота состоит во внутреннем движении собственно материи... Внутреннее движение, в смысле количества, может увеличиваться и уменьшаться, почему разные степени тепла определяются скоростью движения. Для произведения любого градуса теплоты достаточна различная скорость движения материи».

Ломоносов говорит, что теплота состоит во вращательном движении частиц, составляющих тело, — ведь только предположив такой характер движения частиц, можно объяснить тот факт, что форма тела и его внешний вид при нагревании не меняются.

Распространение теплоты по Ломоносову было прямым следствием того, что частицы при соприкосновении передают друг другу своё вращение.  {23} 

Ломоносов доказал, что давление газов — результат ударов молекул газа о стенки сосуда.

Взаимодействие сталкивающихся частичек молекул. Рисунки из сочинения М. В. Ломоносова

Далеко проникает смелый взор Ломоносова: учёный предугадывает существование предельно низкой температуры — абсолютного нуля, по современной терминологии. Такая температура, говорит он, соответствует состоянию покоя частиц, составляющих вещество.

Механическая теория тепла даёт ему возможность гениально просто определить и причины плавления твёрдых тел и испарения жидкостей; он объясняет эти явления ослаблением сцепления частиц веществ под действием нагрева.

Ломоносов распространяет открытый им закон сохранения энергии и на тепловые явления, за 60 лет до Роберта Мейера показывает, что и здесь запас энергии остаётся неизменным.

В бессмертном сочинении Ломоносова есть и такие многозначащие строки:

«Холодное тело В, погружённое в тело А, не может воспринять большую степень теплоты, чем какую имеет тело А».

Содержание утих строк знакомо всякому, кто изучал термодинамику. Это одна из формулировок так называемого второго закона термодинамики, вошедшего в физику даже позднее, чем закон сохранения энергии.

Так, неся смерть теории теплорода, рождалась одна из величайших теорий физики — механическая теория тепла.

Ломоносов не был понят современниками. Ещё долгое время физики продолжали говорить о теплороде. Даже в 20-х годах XIX столетия пользовались этим понятием. Теплород фигурировал в грудах такого крупного учёного, как Сади Карно. Только в середине XIX века механическая теория теплоты находит повсеместное признание, становится основой всей термодинамики и энергетики.

С созданием этой теории на Западе связывают три имени — Клаузиуса, Мейера, Гельмгольца.

Но история неопровержимо свидетельствует: создателем механической теории теплоты был Ломоносов.

Дерзновенная мысль Ломоносова не останавливается в своём полёте. Отбросив гипотезу о некоей таинственной «упругой жидкости», он применяет атомистику как надёжное орудие и для истолкования явлений, происходящих в газах.

В 1748 году в работе «Попытка теории упругой силы воздуха» учёный писал: «мы будем основываться на движении — и увидим, что при помощи этого важного свойства нам удастся более правильно объяснить то, что до сих пор составляло лишь предмет пожеланий».

Стремление газа расшириться и давление, оказываемое им на стенки сосуда, есть непременное следствие постоянного движения молекул газа, считает Ломоносов.

Постоянно сталкиваясь между собой и отскакивая друг от друга, частицы стремятся разлететься во все стороны...

Удары частиц о стенки сосуда и есть причина давления, производимого газом.

Гениально связывает учёный теорию газов со своей теорией теплоты: большему нагреву газа соответствует и большая скорость его частиц, а значит, и большая сила их ударов. Потому-то давление газов при нагревании возрастает.  {24} 

Рассматривая газ как бесчисленный рой хаотически движущихся частиц, Ломоносов подвергает теоретическому анализу опытный закон Бойля-Мариотта, говорящий об обратной пропорциональности между давлением газа и его объёмом.

Замечателен способ, которым пользовался Ломоносов. Здесь неприемлемы обычные методы механики. Невозможно рассчитывать действие каждой отдельной частицы, да это и не нужно.

На помощь физике нужно призвать статистику. Рассчитывая суммарное действие молекул, физик должен иметь в виду, что в каждый момент число молекул, летящих в каком-либо направлении, должно быть, в силу хаотичности их движения, равно числу молекул, движущихся в любом другом направлении. Поэтому равные участки стенок сосуда получат за единицу времени одно и то же число ударов. Так Ломоносов положил основу совершенно новому методу расчёта физических явлений — статистическому.

Ясный и наглядный вывод закона Бойля-Мариотта, подобный ломоносовскому, и посейчас преподносится студентам, приступающим к изучению кинетической теории газов, справедливость которой подтверждена всем ходом науки. Статистический же метод в наши дни стал могучим средством исследования атомных и молекулярных процессов. На применении этого метода выросла ныне целая дисциплина — статистическая физика.

Ломоносов гениально предугадывает, что при больших давлениях должны наблюдаться отступления от закона Бойля-Мариотта. Когда газ сильно сжат, промежутки между частицами делаются чрезвычайно малыми и сблизить их ещё больше очень трудно. Поэтому при больших давлениях обратная пропорциональность между объёмом: газа и давлением будет нарушаться. И в этом Ломоносов был прав В 1872 году, через 107 лет после его смерти, эти отступления от закона Бойля-Мариотта были действительно обнаружены голландцем Ван-дёр-Ваальсом.

Титул книги М. В. Ломоносова «Слово о происхождении света»

Ломоносов преобразил и учение об электричестве.

В своей «Теории электричества, разработанной математическим путём», учёный пишет, что электрические явления и свет суть волновые колебательные процессы.

Подробнее о работах Ломоносова в этой области мы будем говорить в главе «Родина электротехники», так же как и о деятельности многих других русских физиков, посвящённой теории и практике электричества.

* * *

Много нового внёс в науку один из крупнейших русских физиков — Александр Григорьевич Столетов.

Результаты его замечательных опытов стали фундаментом для построения целых областей науки.

Диссертационная работа Столетова «Исследование функции намагничения мягкого железа», выполненная им в 1872 году, распахнула широкие горизонты и перед наукой и перед техникой.

Столетов на опыте установил, что коэфициент, характеризующий  {25} 

Схема опыта Столетова по исследованию фотоэффекта

способность железа намагничиваться, непостоянен. По мере возрастания магнитного поля коэфициент вначале также быстро растёт. Когда же поле достигает определённой силы, намагничение железа перестаёт возрастать. Железо как бы «насыщается».

Результаты исследования Столетова и методика изучения магнитных свойств железа, созданная им, явились источником сильного роста электротехники.

После этой работы инженеры получили возможность теоретически рассчитывать электрические машины. Исследования Столетова имели для электротехники такое же значение, как создание термодинамики — науки о тепловых явлениях — для тепловой энергетики (техники паровых машин, турбин и т. п.).

Вершиной научного творчества Столетова было его исследование фотоэффекта.

26 февраля 1888 года в лаборатории Московского университета Столетов осуществил свой знаменитый опыт — заставил свет порождать электрический ток.

Установка Столетова состояла из цинкового диска, присоединённого к отрицательному полюсу батареи, и стоявшей против диска металлической сетки, провод от которой шёл к положительному полюсу. Цепь была разомкнута воздушным промежутком между диском и сеткой. Ток не шёл. Зайчик, отбрасываемый зеркальцем гальванометра, включённого в цепь батареи, стоял на нулевом делении шкалы. Но когда экспериментатор бросил на Диск свет электрической дуги, зайчик тотчас же метнулся по шкале.

В цепи возник электрический ток! Для этого удивительного, порождённого светом тока воздушный промежуток, разделявший диск и сетку, не был преградой.

Исследуя это явление порождения светом электрического тока. Столетов установил все его основные законы и, в частности, важнейший закон о пропорциональности между фототоком и интенсивностью падающего света. Это тот самый закон, открытие которого на Западе несправедливо приписывают Гальваксу.

Исследования Столетова были весьма основательны. Работы, совершённые в этой области впоследствии, ничего не отменили в сделанном Столетовым. Глубина исследований Столетова тем более замечательна, что физике в те времена ещё не были известны электроны, поток которых и создавал ток между диском и сеткой. Эти «атомы электричества» были открыты только после смерти Столетова.

Установка Столетова была, по сути дела, первым фотоэлементом — прибором, отзывающимся на свет рождением электрического тока.

Изучая фотоэффект во всех его подробностях, Столетов поместил диск и сетку в сосуд с разреженным воздухом. Ток не прекратился и в этом случае. Столетов установил зависимость его величины от степени разреженности газа. Найденная им постоянная, характеризующая это явление, вошла в науку под именем константы Столетова.

Вакуумная установка Столетова была прообразом электронных  {26}  приборов, которые работают сейчас в радиоприёмниках и радиопередатчиках, в радиолокаторах, автоматических и телемеханических устройствах.

Особенно важно отметить применение гальванометра при изучении фотоэффекта. Разработанный Столетовым метод исследования электрических явлении в разреженных газах до сих пор используется экспериментальной физикой. Этот метод помог супругам Кюри открыть радиоактивные элементы.

Работы Столетова открыли в физике новую эпоху. Исследование электрических явлении в разреженных газах повлекло за собой ряд грандиозных открытий открытие радиоактивности, электронов, рентгеновских лучей. Осмысление законов фотоэффекта привело к созданию квантовой теории, согласно которой свет может вести себя как поток особых частиц — фотонов. Квантовая и электронная теории стали могучим орудием исследования мира атомов и таких элементарных частиц, как электроны, протоны, фотоны. Эти теории на наших глазах воплотились в практику. Электронные лампы и электронные микроскопы, урановые котлы, люминесцентные лампы, рентгеновские аппараты, фотоэлементы, — упоминая эти замечательные создания новой физики, мы с гордостью повторяем имя её основоположника — великого Столетова.

Огромна заслуга Столетова и как организатора школы русских физиков. Под его руководством многие из них начали свою научную деятельность. Столетов создал в университете первую физическую лабораторию, превратившуюся теперь в известный Научно-исследовательский институт физики.

В своих философских взглядах Столетов безоговорочно стоял на материалистических позициях. Своим творчеством и своей научной пропагандой этот великий учёный и мыслитель утверждал материалистические идеи. Идеалистическое, реакционное учение Маха и Оствальда, пытавшихся «упразднить» материю, встретило в Столетове яростного противника. С гневом он обрушился на имевший хождение на Западе «энергетизм», утверждавший, что можно мыслить мир как нечто состоящее только из одной энергии.

* * *

Миниатюрные «световые мельницы», сконструированные П. Н. Лебедевым.

Учёным того же склада, что и Столетов, был его собрат по Московскому университету — великий физик Пётр Николаевич Лебедев. Как и Столетов, Лебедев был неутомимым пропагандистом науки и пламенным борцом за материалистическое мировоззрение. Так же как и Столетов, он был воспитателем многих физиков. Некоторые из учеников этого замечательного исследователя являются сейчас видными деятелями советской науки.

Мировую известность принесли Лебедеву его работы по открытию давления света. Опыты учёного, «взвесившего» свет, — непревзойдённый шедевр экспериментаторского искусства.

Лебедеву предстояло измерить силы ничтожно малые. Так, например, яркий солнечный свет, падая на поверхность ладони, давит в тысячи раз слабее, чем усевшийся на неё комар. Мало того, в обычных условиях действие света заглушается более сильными побочными эффектами. Свет нагревает одну из сторон освещаемого тела. Молекулы  {27} 

Пётр Николаевич Лебедев (1866–1912)

газа, соударяющиеся с нагретой стороной, отскакивают от неё более энергично, чем те молекулы, которые попадают на сторону неосвещённую. Отдача горячих молекул создаёт дополнительное давление на пластинку. Это так называемый радиометрический эффект. Кроме того, тепло, приносимое светом, вызывает в газе, окружающем освещённое тело, восходящие тепловые потоки. Они также оказывают механическое действие на тело.

Лебедев искусно превозмог все трудности. Он сумел исключить влияние побочных эффектов и, создав замечательную по остроумию и тонкости методику и аппаратуру, измерил неуловимое, казалось бы, давление света.

В 1909 году Лебедев известил учёный мир о своей следующей работе. Она была посвящена ещё более трудной проблеме: измерению давления света на газы. И эту задачу русский учёный решил блестяще.

«Таким образом, — писал Лебедев, — гипотеза о давлении света получила в настоящее время как теоретическое, так и экспериментальное обоснование».

Открытие Лебедева имеет огромное значение для науки. Оно явилось сильнейшим аргументом в пользу электромагнитной теории света, из которой следовало, что свет должен оказывать давление на освещаемое тело.

Опыт Лебедева явился также, как мы уже говорили, блестящим подтверждением гипотезы Бредихина об отталкивательном действии света Солнца.

Но величие открытия Лебедева не только в этом. Открыв давление света, Лебедев доказал, что свет ведёт себя как нечто весомое, имеющее массу. Чем сильнее давление, тем больше должна быть «масса» света. Но ведь свет — это льющаяся энергия. Измерения Лебедева убедительно показали, что давление света зависит от его энергии: чем больше энергия, тем больше и давление.

Схема установки, с помощью которой Лебедев обнаружил давление света на газы

Из работ Лебедева, говорящих об удивительной связи между энергией и массой света, вытекает знаменитое соотношение, показывающее их эквивалентность.

Это соотношение — краеугольный камень теории относительности, распространившей принцип эквивалентности массы и энергии не все виды энергии, основа расчёта атомно-энергетических процессов, на которых будет построена энергетика будущего.

На Международном конгрессе физиков в 1900 году доклад Лебедева о световом давлении привлёк такое же внимание, как и сообщение об открытии радия. У передовых учёных мира имя Лебедева пользовалось огромным авторитетом.  {28} 

Схема опыта П. Н. Лебедева по определению светового давления на твёрдые тела. Свет электрической дуги, находящейся в точке В, через систему линз и зеркал попадёт на крылышки миниатюрной «мельницы», подвешенной в сосуде R из которого выкачан воздух.

Но самодержавие не оценило замечательного учёного. В 1911 году, когда Лебедев, в знак протеста против реакционных действий министра Кассо, ушёл из Московского университета, учёному пришлось вести жизнь бедняка. Он остался без средств к существованию Нобелевский институт приглашал его в Стокгольм на самых выгодных условиях, но русский патриот отверг это предложение. Он был верен родине, её науке, её народу.

В небольшой лаборатории, организованной на частные средства, он вместе с учениками продолжал свои исследования.

Но здоровье его, сломленное невзгодами, становилось всё слабее, и в 1912 году, всего лишь 46 лет от роду, великий физик скончался.

* * *

Замечательно интересны работы профессора Московского университета — современника Столетова и Лебедева — Николая Алексеевича Умова.

Занимаясь опытной физикой, Умов достигал в ней крупнейших результатов. Выдающееся значение имеют его работы по изучению спектра лучей, рассеянных поверхностями различных веществ. Исследуя это явление, Умов создал удивительный метод спектрального анализа, помогающий по виду спектра судить о составе вещества, которое рассеяло свет. Но больше всего привлекала Умова теоретическая, математическая разработка физических проблем. В этой области Умов создал работы мирового значения.

В 1874 году в своей докторской диссертации «Уравнения движения энергии в телах» Умов с необычайной смелостью ввёл в науку совершенно новое понятие о движении энергии Теоретическими выкладками учёный показал, как, используя это понятие, можно выразить законы взаимодействия электрических зарядов, токов и магнитных полюсов.

Диссертация Умова вызвала резкие возражения. Оппоненты, в числе которых были и крупные физики, не сумели оценить смелых взглядов учёного.

Вектор Умова показывает направление переноса энергии электромагнитной волной.

Но прошло время, и идеи Умова восторжествовали. Они оказали громадное влияние на развитие представлений об энергии. В 1884 году английский физик Пойнтинг применил идеи Умова к исследованию электромагнитного поля. Уравнение движения энергии — сейчас одно из главных уравнений физики. Но создание этого уравнения на Западе приписывают Пойнтингу. О приоритете Умова западная наука постаралась «забыть».

Так же поступила западная наука и с приоритетом в решении задачи о стационарном движении электричества. Умов просто и изящно, в самом общем виде решил этот вопрос и дал метод, с помощью которого можно найти распределение электрического тока на любой произвольной поверхности.  {29} 

Подобно колебанию шнура, пропущенного сквозь щель, в плоскополяризованном свете колебания совершаются в одной неизменной плоскости

Занимался Умов и одним из труднейших вопросов геофизики — исследованием земного магнетизма. Картина распределения земного магнетизма, основанная на опытных показаниях, была во время Умова необычайно запутана. Умову удалось прояснить её Своими теоретическими выкладками он поставил вопрос о распределении магнитных сил по земной поверхности на научную основу.

Умов был также известным лектором и общественным деятелем — участником многих научных обществ, издателем научно-популярного журнала. Стараниям Умова Московский университет обязан постройкой физического института.

* * *

Большой интерес и ценность представляют работы по физике великого русского химика Д. И. Менделеева. Менделеев первым установил понятие о «температуре абсолютного кипения», то-есть о критической температуре, если пользоваться современной терминологией.

При некоторой, определённой для каждого вещества температуре — критической температуре, показал Менделеев, свойства жидкости и её насыщенного пара одинаковы.

Менделеев доказал, что пар или газ могут быть превращены в жидкость только после того, как они охлаждены по меньшем мере до своей критической температуры. Если же это условие не соблюдено, го никаким сжатием невозможно перевести газ в жидкое состояние.

Это открытие великого учёного легло в основу техники низких температур. Менделеев также дал формулу, показывающую зависимость объёма жидкости от температуры.

Многое сделано Менделеевым и для развития теории растворов.

* * *

Садовский доказал теоретическими расчётами, что циркулярно поляризованный свет оказывает закручивающее действие на освещаемое тело

Замечательные образцы научного предвидения содержатся в трудах русского физика А. И. Садовского. В конце прошлого века Садовский на основании теоретических соображений указал, что свет, поляризованный по кругу или эллипсу, может оказывать вращательное действие. Природа света и обычного и поляризованного одна и та же. Всякий свет — это электромагнитные волны. Но в свете поляризованном эти волны ведут себя не так, как в свете обычном, в котором плоскость волны беспрерывно и беспорядочно поворачивается вокруг направления светового луча.

В плоскополяризованном свете плоскость волн неизменна. Синусоида, которой изображается волна, располагается в плоскости, не меняющей своего положения.

В свете, поляризованном по кругу или эллипсу, плоскость волны меняет своё положение, но уже по строгому закону. Плоскость волны равномерно вращается вокруг луча. Синусоида волн такого света летит вперёд, как бы ввинчиваясь в пространство. Свет, поляризованный по кругу и эллипсу, получают из плоскополяризованного света, пропуская его через специальные пластинки, вырезанные из трёхосных кристаллов.  {30}  Садовский показал, что при этом процессе свет стремится повернуть пластинку в сторону, противоположную направлению вращения плоскости волн получающегося поляризованного света.

Если же, показал далее Садовский, бросить свет, уже поляризованный по кругу, на другую кристаллическую пластинку должной толщины, он стремится привести её в непрерывное вращение в ту же сторону, куда вращается плоскость его волны.

Садовский не только предсказал эффект вращательного действия света. Он точнейшим образом рассчитал величину этого предполагаемого эффекта. Свои исследования Садовский предложил как диссертацию на соискание учёной степени. Но официальная наука забраковала его труд. Однако развитие физики доказало правоту прозрений, содержавшихся в отвергнутой диссертации Садовского. Эффект, предсказанный им, был впоследствии обнаружен на опыте.

Работа Садовского, как и исследования Лебедева, показывала, что свет ведёт себя, как нечто материальное, имеющее массу.

Будущее принесло победу идеям русского физика.

* * *

Большой вклад в науку сделал выдающийся русский физик — современник и друг П. Н. Лебедева — Александр Александрович Эйхенвальд.

Обладая изумительным талантом экспериментатора — умением так задать природе вопрос, что она вынуждена ответить на него точно, ясно и определённо, Эйхенвальд доказал ряд очень важных гипотез теории электричества.

Учёные предполагали, что электрический ток представляет собой движение электрических зарядов вдоль проводника.

Подтверждение этой гипотезы можно было получить, наблюдая бесспорное перемещение зарядов, двигая тело, на котором расположился неподвижный по отношению к нему заряд. С точки зрения теории, такой так называемый конвекционный ток полностью подобен обычному току — току проводимости — и должен оказывать такие же действия, как и последний.

Попытки доказать тождественность этих токов проводились и до Эйхенвальда. Однако достоверных результатов, подтверждающих теоретические расчёты, они не дали.

Только Эйхенвальду с помощью простого, но неотразимого в своей убедительности опыта удалось доказать, что конвекционный ток полностью подобен току, текущему в проводниках. Вращая диски, заряженные электричеством, учёный установил, что двигающиеся заряды рождают магнитное поле и магнитная стрелка в их присутствии ведёт себя точно так же, как в соседстве с проводником, по которому идёт ток. В своём опыте Эйхенвальд сумел исключить влияние всех побочных факторов и получил результаты, полностью согласующиеся с теорией.

Следующим опытом русский учёный доказал, что магнитное поле может образовываться и так называемыми фиктивными зарядами, то-есть зарядами, возникающими на поверхности диэлектрика при действии на него электрического поля.

Диэлектрик, как известно, при помещении его в электрическое поле, например в пространстве между пластинками конденсатора, поляризуется  {31}  — в нём происходит смещение разноимённо заряженных частиц атомов или молекул. В результате такого смещения в атомах, лежащих на поверхности диэлектрика, заряды как бы проступают наружу.

Поверхность, обращённая к положительной обкладке конденсатора, заряжается отрицательно, противоположная ей сторона диэлектрика — положительно.

Вращая поляризованный диэлектрик, Эйхенвальд доказал, чго и это явление подобно току проводимости. Только на этот раз магнитное поле состояло из суммы двух полей: одного, образованного движением положительного заряда, и другого, рождённого движением отрицательного заряда.

Третий опыт Эйхенвальд посвятил доказательству реальности так называемых токов смещения. Теория утверждала, что изменения электрического поля должны порождать магнитное поле, то-есть эти изменения можно уподобить некоему току. Эти токи — токи смещения — должны возникать и в диэлектриках и в вакууме (в эфире, как говорили некогда физики).

В диэлектрике, помещённом в переменное электрическое поле, токи смещения обусловлены колебаниями его внутриатомных зарядов.

Эйхенвальд вращал диск из диэлектрика между двумя конденсаторами с полями противоположных направлений. При этом в каждом участке диэлектрика заряды попеременно смещались то в одну, то в другую сторону. Как и во всех предыдущих опытах, предупредив возникновение погрешностей, учёный блистательно доказал, что магнитная стрелка в присутствии токов смещения отклоняется в полном согласии с теоретическими расчётами.

Последний опыт также имел огромное значение для теории. Не говоря о том, что этот опыт ещё раз доказывал положение, что всякое движение электрического заряда эквивалентно току, доказательство реальности токов смещения было важно и потому, что гипотеза о существовании этих токов привела в своё время к предсказанию электромагнитных волн.

Эйхенвальд был не только выдающимся учёным, но и прекрасным популяризатором науки и педагогом. Не одно поколение физиков воспиталось на замечательных учебниках «Электричество» и «Теоретическая физика», вышедших из-под его пера.

* * *

Крупные научные достижения принадлежат и ученику Столетова Владимиру Александровичу Михельсону — автору широко известных учебников физики.

Одна из важнейших работ Михельсона — его исследования распределения энергии в спектре твёрдого тела. Русский учёный первым подметил то обстоятельство, что положение участка спектра, на который приходится наибольшая часть излучаемой энергии, не постоянно. Оно зависит от того, насколько нагрето тело. С ростом температуры в спектре преобладающее значение получают всё более и более короткие волны.

В этом исследовании учёный чрезвычайно близко подошёл к точному количественному выражению закона, устанавливающего связь между температурой нагретого тела и длиной волны, на которую  {32} приходится максимум излучаемой энергии. Установить точно это соотношение Михельсону помешало несовершенство имевшихся в то время в этой области физики экспериментальных данных.

Некоторые погрешности, вкравшиеся в расчёты Михельсона, нисколько не умаляют огромного значения его труда, в котором он совершенно правильно подчеркнул качественную сторону явления. Его работа, по сути дела, явилась первым шагом к созданию теории излучения твёрдого тела, послужившей одним из источников для теории квант, — учения о том, что энергия излучается и поглощается отдельными порциями — квантами.

Другая крупная научная победа Михельсона связана с установлением закона изменения длины волны света, испускаемого движущимся источником.

Учёный установил этот закон в самой общей форме: он дал его формулировку для случая, когда между источником света и наблюдателем находится среда, преломляющая свет, плотность которой быстро меняется. Этот случай, помимо теоретического значения, очень важен и для астрофизиков, которые, анализируя свет небесных тел, определяют тем самым их скорости.

Особое значение имеют труды Михельсона, посвящённые исследованию горения. Изучив физическую сущность этого явления, русский учёный заложил основы нового раздела науки — «физики горения».

Михельсон впервые ввёл понятие о скорости распространения пламени в горючей смеси и с помощью тонких опытов установил зависимость этой скорости от концентрации горючей компоненты в смеси. В своих трудах Михельсон убедительно показал, что в процессе взрывного горения надо учитывать и влияние возникающих при этом колебаний газовой смеси, так называемых ударных волн. Влияние этих колебаний на процесс горения особенно сильно, если смесь заключена в замкнутый сосуд. Михельсон в своих трудах также показал, как влияет теплотворность смеси на скорость распространения пламени.

Идеи, развитые Михельсоном, и посейчас имеют фундаментальное значение в учении о горении взрывчатых смесей.

Данные «физики горения» ныне широко используются техникой, они служат основой проектирования пламенных печей, расчётов различных взрывных процессов и т. п.

* * *

Представитель той же плеяды русских физиков, работавших в конце прошлого и начале нашего века, Юрий Викторович Вульф посвятил свою деятельность исследованию строения кристаллов.

Сам Вульф, определяя значение увлёкшей его науки, писал, что теперь «физика твёрдого тела стала физикой кристалла, кристаллофизикой».

И в самом деле, современная наука установила, что мир кристаллов — это почти всё многообразие твёрдых тел. Даже те из твёрдых тел, кристалличность которых подчас трудно обнаружить, в действительности состоят из кристаллов.

Микроскопические зёрна, из которых состоит любой металл, есть не что иное, как кристаллы, форма которых искажена вследствие того, что им пришлось расти в тесноте. Если же дать возможность металлу  {33} 

Снимок полученный Ю. В. Вульфом с помощью оптической модели кристалла.

застывать в свободных условиях, можно вырастить кристалл металла, имеющий геометрически правильную форму. Такую форму, например, имеет знаменитый кристалл Чернова, выросший в усадочной раковине 100-тонного слитка.

Глубоко изучив кристаллы, Вульф открыл один из важнейших законов кристаллографии — закон скорости роста граней кристаллов. Исследуя явления образования кристаллов, Вульф создал новый метод их выращивания С помощью изобретённого им вращающегося кристаллизатора Вульф сумел получить кристаллы безукоризненно правильной формы. Этот метод был затем усовершенствован его учеником, ныне членом-корреспондентом Академии наук СССР, А. В. Шубниковым, сумевшим добиться получения очень больших прозрачных и правильных кристаллов.

Величайшей заслугой Вульфа является создание формулы, лежащей в основе всего рентгеноструктурного анализа.

Рентгеновские лучи, проходя через кристаллы, рисуют на экране или фотопластинке, расположенной за кристаллом, своеобразный узор. На фотопластинке появляется множество чёрных пятнышек.

Исследуя эти узоры — рентгенограммы кристаллов, — Вульф показал, как по расположению пятнышек на рентгенограмме, являющихся результатом отражения рентгеновских лучей от плоскостей, образуемых атомами кристалла, то-есть своеобразными «зайчиками», можно вычислить расстояния между атомами и выяснить их взаимное расположение. Правильность своей формулы, связавшей направление отражённых рентгеновских лучей с длиной их волны и расстоянием между атомами, Вульф подтвердил остроумным опытом.

Из стеклянных пластинок, изображавших атомные плоскости, Вульф соорудил оптическую модель кристалла. Свет, отражённый от этой модели, дал на экране светлые пятна, расположенные так же, как пятна на фотопластинке.

Формула, открытая Вульфом, позволила проникнуть в глубь мира атомов и молекул.

Ныне рентгеноструктурный анализ нашёл широчайшее техническое применение. Рентгенограммы рассказывают специалистам и о строении стали, и о процессах, происходящих при её горячей обработке, и о строении белка, каучука, волокна и т. д.

* * *

Широко пользуется современная техника и замечательными теоретическими трудами С. А. Богуславского, младшего современника Вульфа, Михельсона, Садовского. Труды Богуславского о влиянии магнитного поля на термоионные токи — токи, образованные потоком ионов в разреженном газе, — и о влиянии пространственных зарядов на силу этих токов нашли широкое применение в современной радиотехнике.

Эти исследования русского физика, которыми он на восемь лет опередил американца Лангмюра, ныне лежат в основе расчёта магнетронов — радиоламп, служащих для получения сантиметровых радиоволн. Труды русского физика вошли в золотой фонд техники радиолокаторов, телевизоров и т. д.

Богуславский разработал и тонкие методы расчёта движения  {34}  электронов в электромагнитных полях — методы, используемые при конструировании катодных трубок, электронных микроскопов, специальных радиоламп и т. д.

* * *

Глубочайшие мысли о молекулярно-кинетическом строении вещества развивал неоценённый в своё время русский учёный Н. Н. Пирогов. В своих работах в 80-х годах прошлого века он предвосхитил многие из кардинальных положений, которые легли в основание созданной на рубеже XX века новой, квантовой физики.

Пирогов первым указал на недостаточность кинетической теории материи, господствовавшей в его время. Он показал, что установленный Максвеллом закон распределения скоростей молекул газа в их хаотическом движении (помогающий вычислить, какая доля молекул обладает той или иной скоростью) действителен лишь в том случае, когда газ занимает бесконечно большой объём. Для того чтобы правильно отобразить распределение скоростей молекул в газе, занимающем определённый конечный объём, показал Пирогов, надо принять в расчёт и действие стенок сосуда на молекулы газа, стремящееся выравнять, упорядочить это движение.

В своих работах Пирогов указал ограничения, которым надо подвергнуть закон Максвелла, чтобы применять его к исследованию газа, находящегося в реальных условиях.

С замечательной прозорливостью, задолго до немецкого физика Планка, Пирогов высказал мысль о том, что разгадка явлений, необъяснимых с точки зрения закона Максвелла, кроется во взаимодействии материи со «светоносным эфиром» — с излучением, как говорим мы сейчас Пирогов, например, наметил путь вычисления зависимости молекулярной теплоёмкости газа (способности газа «впитывать» тепло) от температуры. Если следовать этому пути, то получается не прямая пропорциональность между теплоёмкостью и температурой, как это вытекает из закона Максвелла, а совершенно иная зависимость.

Эти данные полностью согласуются с зависимостью, вытекающей из квантовой теории, — теории, объяснившей многие опытные данные, необъяснимые с точки зрения прежней кинетической теории.

Своими мыслями, оригинальными и смелыми, предвозвестившими по сути идеи квантовой физики, Пирогов намного опередил своё время. Этот учёный должен быть по праву причислен к числу самых выдающихся физиков XIX века.

РУССКИЕ МАТЕМАТИКИ

Среди всех наук математике принадлежит особое место.

Математики не занимаются строительством станков, машин и зданий; в их кабинетах нет реторт и колб, гальванометров и спектроскопов: они не производят опытов. Но творчество математиков, искусство оперировать числами и выражениями, умение составлять и решать уравнения, — словом целый арсенал математических методов нужен всем другим наукам и отраслям техники.  {35} 

Математика — это язык, на котором говорят все точные науки. Математика вооружает наблюдателя и экспериментатора умением анализировать явления мира. Она даёт возможность из груды накопленных цифр и фактов выводить формулы, запечатлевающие закономерности явлений.

Математические уравнения, выражающие какой-нибудь сложный процесс, дают возможность изучить его в подробностях и предугадать его развитие.

Математика не только замечательное орудие расчёта исследований. Порой она помогает учёным опережать и наблюдения и опыт.

Планеты Нептун и Плутон были открыты «на кончике пера» анализом математических уравнений движения других планет. Математические уравнения, отразившие в себе законы электромагнитных и атомных процессов, предсказали существование радиоволн и внутриатомной энергии.

В соответствии с новыми задачами, выдвигаемыми естествознанием, математика развивает и совершенствует свои методы.

Передовую математику творили учёные, чутко прислушивавшиеся к запросам практики. Именно такими были русские математики. Они явили миру высочайшие примеры математического творчества, дали блистательные образцы приложения математических теорий к вопросам естествознания и техники.

* * *

Основоположник русской науки Ломоносов не занимался разработкой специальных математических проблем. Но и он послужил математике. Называя её «правительницей всех мыслительных изысканий», Ломоносов отводил в своей разносторонней деятельности большое место работе над оснащением) математическим аппаратом наук, изучающих природу.

Знаменательной вехой в развитии химии стала книга Ломоносова «Элементы математической химии», написанная им в 1741 году. Химия до Ломоносова была скорее искусством, чем наукой. Русский учёный первый проложил математике путь в химию, превращая её тем самым в строгую, точную науку. Великий естествоиспытатель писал: «какой свет мог бы пролить спагирической науке посвящённый в тайны математики, можно предвидеть уже по некоторым главам естественных наук, удачно обработанным математически, как гидравлика, аэрометрия, оптика и другие, всё что без того было темно, сомнительно и неверно, математика сделала ясным, верным и очевидным».

Русский учёный пишет и «Теорию электричества, разработанную математическим путём».

Учение об электричестве в его времена было собранием разобщённых друг от друга результатов наблюдений и опытов, произвольных и зачастую фантастических гипотез. Ломоносов, как мы знаем, первый наметил пути к превращению этого учения в науку, внёс в него математическую последовательность, логичность, ясность.

Как великий завет, звучат слова Ломоносова о том, что необходимо пронизать математикой даже такую науку, как геология.  {36} 

* * *

Замечательным новатором в науке был современник и друг Ломоносова — петербургский академик Эйлер. Весь свой гений отдал он делу служения России. Русская техника стала питательной средой для его теоретических изысканий.

Эйлер был надёжным другом Ломоносова, поддерживавшим его в борьбе со многими невежественными иностранцами, окопавшимися в Академии наук Эйлер первый оценил гениальные прозрения своего молодого друга. Познакомившись со «Словом о пользе химии», Эйлер писал Ломоносову. «Из Ваших сочинений с превеликим удовольствием я усмотрел, что Вы в истолковании химических действий далече от принятого у химиков обыкновения отступили и с препространным искусством в практике высочайшее основательной физике знание везде совокупляете. Почему не сомневаюсь, что нетвёрдые и сомнительные основания сия науки приведёте к полной достоверности». Он говорил о Ломоносове: «Это гениальный человек, который своими познаниями делает честь настолько же Академии, как и всей науке». Эйлер находился в творческом общении и со знаменитым русским изобретателем Кулибиным, которого всячески третировали немецкие филистеры из Академии наук.

Живо откликаясь на запросы, предъявляемые жизнью, практикой, Эйлер занимался и механикой, и оптикой, и гидравликой, и артиллерией.

Разрабатывая самые разнообразные проблемы, выдвигаемые наукой и техникой, Эйлер всюду прежде всею был математиком. Решению всякой задачи, будь то вопрос о грузоподъёмности корабля или о траектории снаряда, Эйлер придавал математическую ясность и обобщённость.

Эйлер создал первую теорию движения Луны — небесного тела с очень сложным

Вся жизнь Эйлера была могучим и непрерывным творчеством. Когда великий математик умер, один его современник сказал: «Эйлер прекратил вычислять и жить». Эйлер оставил науке 865 своих сочинений на различные темы.

Эйлеру принадлежит решение одной из труднейших проблем небесной механики — создание математической теории движения Луны.

Луна притягивается к Земле. Обращаясь вокруг неё, Луна вместе с Землёй движется вокруг Солнца. Но на Луну действует также и далёкое Солнце, кстати сказать, даже сильнее, чем близкая, но значительно меньшая, чем оно, Земля. Притяжение Солнца, как говорят астрономы, «возмущает» движение Луны. Влияют на него и другие планеты нашей системы.

Испытывая множество возмущающих действий, Луна движется по очень сложному и изменчивому пути. Ход её неравномерен — он то убыстряется, то замедляется в зависимости от того, в каком положении Луна находится по отношению к другим светилам нашей системы.

Эйлер не убоялся громадных трудностей, стоявших  {37} 

Леонард Эйлер (1707–1783).

перед ним. Он сумел достаточно точно, в математической форме описать поседение нашей спутницы. Своим трудом он далеко продвинул сложнейшую проблему предвычисления движения Луны. Решая эту астрономическую задачу, Эйлер думал о Земле. Его теория дала возможность составить лунные таблицы, которые так нужны для ориентировки кораблей в море.

Многие работы Эйлера посвящены исследованию вопросов механики сплошных сред — науки, изучающей механические процессы, происходящие внутри твёрдых тел, жидкостей и газов. Эйлер по праву считается одним из создателей гидро- и аэродинамики. Огромное практическое значение имеет его «Морская наука», в которой он показал, как можно математически решать вопросы гидродинамики: рассчитывать скорость и грузоподъёмность судов и т. д.

Занявшись артиллерией, Эйлер первый дал формулу зависимости скорости полёта снаряда от сопротивления воздуха. 60 работ посвятил замечательный учёный оптике. Ему принадлежит теория расчёта ахроматических линз. Обычная двояковыпуклая линза даёт изображение нечёткое, окружённое расплывчатой радужной каёмкой. Ведь линза не только собирает лучи, идущие от предмета, — она, подобно призме, и разлагает их. Оптики ничего не могли поделать с этим свойством линз. Радужность изображений — хроматизм — казалась неизбежной. Однако Эйлер доказал, что можно из нескольких выпуклых и вогнутых линз построить такую линзу, которая не будет разлагать проходящие через неё лучи. Математик дал точные формулы для расчёта всех элементов таких ахроматических линз.

Первый ахроматический микроскоп был построен современником Эйлера — петербургским академиком Эпинусом.

Теория Эйлера помогает создавать совершенные телескопы, зрительные трубы, микроскопы, фотообъективы и другие оптические приборы.

Ход лучей в обычной линзе, — белый свет разлагается на составные части (справа). Слева — ход лучей в ахроматической линзе, — разложение света не возникает.

Многим послужил великий учёный развитию и совершенствованию самой математики, показав в этой области высочайшие образцы научной мысли.

С особым увлечением разрабатывал Эйлер проблемы диференцнального и интегрального исчислений, основы которых были заложены в конце XVII века. С помощью этих отраслей математики стало возможным изучать переменные величины и зависимости между ними. Методы новой математики давали возможность описывать на языке диференциальных уравнений движение машин, траектории снарядов, колебания маятников, течение водяных и воздушных струй и т. д. В руках  {38} 

Титульный лист классической книги Л. Эйлера «Введение в анализ бесконечно малых» — глубочайшего труда, посвящённого разработке проблем диференциального и интегрального исчислений.

Пример задачи, решённой способами вариационного исчисления. Тело, скатываясь под действием собственного веса, скорее всего приходит из начальной точки в заданное место, двигаясь по цепной линии, образуемой провисшей нитью или цепью

учёных появился замечательный инструмент для исследований явлений природы и решения проблем техники.

Высшая математика открыла новую эру во всех точных науках. Спрос на разыскание способов решения различных диференциальных уравнений предъявляли самые разнообразные отрасли физики и техники.

Эйлер, чутко прислушивавшийся к требованиям времени, многим обогатил теорию диференциальных уравнений. В любом учебнике математического анализа до сих пор излагается множество предложенных Эйлером методов и приёмов решения таких уравнений.

Разрабатывая проблемы математического анализа, Эйлер, в дополнение к диференциальному и интегральному исчислениям, создал новый раздел математики — вариационное исчисление.

Вариационное исчисление разрешает задачи теоретического отыскания таких линий, при которых некоторая, зависящая от выбора линии величина достигает своего наименьшего или наибольшего значения.

Сплошь да рядом наблюдается взаимосвязь между линиями и различными величинами. Время, например, затрачиваемое на передвижение между двумя точками, зависит от выбора пути. Площадь участка, заключённого внутри замкнутой линии с заданной длиной, зависит от формы, которую мы придадим этой линии.

Отдельные вариационные задачи решались и до Эйлера. Но только Эйлер понял всю важность подобных задач. Выделив их в особый класс и найдя общие методы их решения, Эйлер создал тем самым новую науку, получившую имя вариационного исчисления.

Вариационное исчисление широко применяется в теоретической механике и физике. Оно даёт ключ к познанию и истолкованию целого ряда труднейших вопросов теории и практика.

Занявшись теорией чисел, Эйлер и в ней заложил краеугольные камни, на которых зиждется эта область математики.

На наследстве гениального Эйлера воспитались многие поколения мировых учёных. Недаром знаменитый французский математик и астроном Лаплас говорил: «Читайте, читайте Эйлера. Он учитель нас всех».

* * *

Славные научные победы одержал академик Михаил Васильевич Остроградский, один из виднейших математиков первой половины XIX века. Многое из того, что создано этим замечательным учёным, вошло в золотой фонд науки.

Могучий ум Остроградского не замыкался в пределах одной только чистой математики. Учёный постоянно работал и над проблемами, выдвигаемыми практической физикой и механикой.

Труды учёного уже при его жизни принесли ему заслуженную славу в учёном мире и в России и на Западе. «Становись Остроградским», — такими словами напутствовали тогда молодых людей, поступающих в высшие учебные заведения.

Однако западная наука старается замолчать многие труды великого русского учёного.

В наследстве Остроградского есть замечательная формула, которая  {39} 

Михаил Васильевич Остроградский (1801–1862).

в математических символах выражает открытый им «принцип наименьшего действия» — всеобщий принцип механики.

На Западе, широко применяя принцип, открытый нашим соотечественником, не вспоминают его имени.

Занявшись вариационным исчислением, основы которого были заложены Эйлером, Остроградский в 1834 году опубликовал мемуар о вычислении вариаций крайних интегралов, в котором дал строгое и изящное решение этой труднейшей проблемы. Но Парижская Академия «не заметила» появления этого классического труда. В 1840 году она присудила премию французскому математику Саррюсу за работу, посвящённую той же теме, что и мемуар Остроградского. Любопытно заметить, что Саррюс, как потом было установлено, безбожно напутав в своём премированном труде, дал совершенно неправильное решение.

Во всех учебниках по математическому анализу приводится формула, дающая возможность производить вычисление кратного интеграла, сведя эту задачу к вычислению другого, более простого интеграла — интеграла с меньшей кратностью, чем заданный. Это одна из важнейших формул высшей математики. Но западная наука умалчивает о том, кто автор этой формулы. А творец её — Остроградский. Он вывел её ещё в 1834 году и опубликовал в уже упоминавшемся мемуаре попутно с общим ходом математических рассуждений.

Не всегда упоминают на Западе и о том, что Остроградский творец знаменитой формулы преобразования интегралов по объёму в интегралы по поверхности, сфер? применения которой в науке и технике очень широка. Формулой Остроградского, например, пользовался английский учёный Максвелл, создавая свою математическую теорию электричества. Между тем открытие этой формулы западная наука связывает только с именами Гаусса и Грина.

Важные формулы дал Остроградский и в теории приближённых вычислений. Эта необходимая для решения многих практических вопросов теория учит, как правильно обрабатывать результаты наблюдений и опытов, как вести вычисления и расчёты с достаточной точностью.

Решая одну из проблем теории вероятностей, Остроградский указывает, что она может быть применена в таком сугубо практическом деле, как браковка материала.

Целый ряд работ Остроградокий посвятил математической физике. В них он исследовал распространение тепла в движущихся средах, вывел уравнение движения упругого тела, создал теорию удара и разобрал проблему распространения волн на поверхности жидкости. Глубокий  {40} 

Пафнутий Львович Чебышёв (1821-1894)

новаторский ум, дающий самые широкие обобщения, сверкает и в этих исследованиях Остроградского, сыгравших огромную роль в развитии физики и техники.

Русская математика всегда будет помнить Остроградского и как страстного пропагандиста науки, служившего развитию русской математической культуры Остроградский поднял преподавание математики на невиданную дотоле высоту. Смело вёл он своих слушателей на самые высокие вершины науки просто, ясно и образно рассказывая о её последних достижениях. Лекции Остроградского слушали не только студенты, но и широкая публика.

Многие русские учёные пользовались в своей творческой деятельности мудрыми указаниями Остроградского Великий учёный по праву считается одним из основоположников русской математической школы.

* * *

Разработав особую геометрическую сеть, П. Л. Чебышёв применил её для проектирования на плоскость поверхности сложных тел. Наверху — «сеть Чебышёва». Ниже показано, как эта сеть облегает сложное геометрическое тело — псевдосферу.

В середине XIX века русская наука выдвинула целый ряд замечательных математиков.

Первым и по времени и по значению в этой славной когорте был Пафнутий Львович Чебышёв.

Жизнь Чебышёва была спокойна, размеренна, внешне однообразна. Но каким бурным и напряжённым было творчество этого великого бунтаря и новатора науки! Идеи Чебышёва и сейчас помогают науке двигаться вперёд.

Подобно Эйлеру и Остроградскому, Чебышёв не чуждался практики. «Сближение теории с практикой, — говорил учёный, — даёт самые благотворные результаты, и не одна только практика от этого выигрывает; сами науки развиваются под влиянием её, она открывает им новые предметы для исследования, или новые стороны в предметах давно известных».

Эти идеи были девизом всей деятельности Чебышёва. Многие работы его даже названия имеют совсем не математические «О построении географических карт», «О кройке платьев», «О зубчатых колёсах». В этих работах Чебышёв средствами математики находит решение необычайно важных для практики вопросов о лучшем, наиболее экономичном и рациональном использовании наличных средств. Чебышёв пишет: «Большая часть вопросов практики приводится к задачам наибольших и наименьших величин, совершенно новым для науки, и только решением этих задач мы можем удовлетворить требованиям практики, которая везде ищет самого лучшего, самого выгодного».

В работе «О построении географических карт» учёный даёт исчерпывающий ответ на вопрос, как определить такую проекцию, при которой  {41}  искажение масштаба будет наименьшим. Для Европейской России Чебышёв доводит решение даже до численного подсчёта и показывает, что при способе черчения, соответствующем найденному им результату, искажение будет уменьшено вдвое.

Пусть снобы от «чистой науки» гнушаются «низменных» вопросов практики — Чебышёв не с ними.

Заинтересованность его в практике так велика, что он самолично излагает портным результаты исследований, проведённых им в работе «О кройке платьев», учит их наиболее разумному и экономичному способу расчерчивать ткань для раскройки.

Методы, найденные Чебышёвым, применяются сейчас при раскройке ткани парашютов, при конструировании различных аппаратов.

Запросы практики Чебышёв принимает для себя как творческий заказ. Он приходит на помощь инженерам, долгое время пытавшимся усовершенствовать параллелограмм Уатта. Они получают от него исчерпывающий метод расчёта этого механизма. Начав с параллелограмма Уатта, Чебышёв создаёт свою замечательную теорию механизмов, вооружает техников умением рассчитывать и конструировать самые хитроумные сочленения рычагов, шатунов, шестерён, колёс Подробнее обо всех этих работах Чебышёва мы будем говорить в паве «Творцы механики».

Центральная теорема теории вероятностей, намеченная Чебышёвым и доказанная Марковым, применяется, например, для составления таблиц артиллерийской стрельбы.

Великий теоретик служит практике, но и практика не остаётся в долгу перед ним. Отталкиваясь от практических задач, устремляется в орлиный полёт мысль этого великого теоретика.

Проблема параллелограмма Уатта потребовала от исследователя совершенно новых математических методов, и он создаёт математическую теорию наилучшего приближения функций, позволяющую выражать сложные функции сколь угодно точно с помощью суммы простых алгебраических выражений — алгебраических рядов — полиномов. Полиномы Чебышёва — это острейшее и могущественнейшее орудие математики, инструмент для решения самых разнообразных задач.

Исключительное значение имеют труды Чебышёва по теории вероятностей — отделу математики, занимающемуся установлением законов, управляющих случайными явлениями.

Западные учёные смотрели на эту теорию, как на «полунауку», некое математическое развлечение.

Этой теории невозможно придать такую строгость, утверждали они, чтобы ею можно было пользоваться как методом познания и исследования.

Русский математик опроверг в своей деятельности эти скороспелые утверждения. Чебышёв строго доказал «закон больших чисел», утверждающий, что среднее арифметическое большого числа случайных, меняющихся независимо друг от друга величин равно постоянной величине. Этот основной закон, управляющий случайными явлениями, даёт возможность рассчитать суммарное действие большого числа случайных величин. Закон больших чисел имеет исключительное значение для естествознания, техники, статистики. С помощью его можно в кажущемся хаосе, каким, например, представляется движение молекул газа, увидеть закономерности этого движения и отобразить их в строгих математических формулах. Закон Чебышёва служит основой и в таком  {42} 

Андрей Андреевич Марков (1856–1922).

сугубо практическом деле, как оценка качества продукции. На элеваторах о качестве огромной груды зерна судят, исследуя зерно, зачерпнутое сравнительно небольшой меркой. Качество хлопка оценивают по выдернутому наугад из громадной кипы маленькому пучку. Такие выборочные методы контроля основываются на следствиях из закона больших чисел.

Своим законом Чебышёв подвёл под теорию вероятностей прочный фундамент, дал ей право именоваться наукой не менее строгой, чем все другие математические дисциплины.

Приступил Чебышёв и к доказательству им же сформулированной так называемой центральной, или предельной, теоремы теории вероятностей. Для доказательства её он создал замечательный метод, но довести до конца свою работу не успел.

Плодотворно работал Чебышёв и в такой важной области математики, как теория чисел.

Гениальным по простоте и остроумию методом Чебышёв доказал постулат Бертрана о распределении простых чисел (то-есть делящихся только на себя и на единицу) среди остальных чисел.

Этот постулат, эмпирически установленный французским математиком Бертраном, утверждал, что между любым числом и числом вдвое большим его обязательно найдётся хотя бы одно простое число.

Эта работа Чебышёва была величайшей победой математической мысли. Путей к доказательству постулата Бертрана даже и не чувствовалось; математики всего мира отчаялись в возможности обосновать этот постулат. Познакомившись с работой Чебышёва, один английский математик сказал, что для того, чтобы двинуться дальше в вопросе распределения простых чисел, нужен ум, настолько превосходящий ум Чебышёва, насколько ум Чебышёва превосходит обыкновенный ум.

* * *

Замечательным математиком был ученик Чебышёва Андрей Андреевич Марков.

Продолжая дело своего учителя, Марков установил наиболее общие условия, при которых выполняется закон больших чисел. Дав ответ на вопрос, когда и где можно применять этот закон, Марков широко распахнул дверь перед теорией вероятностей в естествознание и технику

Триумфом математической мысли была работа Маркова, посвящённая центральной, предельной, теореме теории вероятностей.

Блестяще завершив исследования, начатые Чебышёвым, Марков дал великолепное в своей ясности и безупречности доказательство этой теоремы, решающей вопрос о том, как часто какая-либо случайная величина  {43} 

Теория фигур равновесия вращающейся однородной жидкости наводит применение и в астрономии

принимает некоторое определённое значение. Он установил, что вероятность значений, принимаемых этой величиной, подчиняется строгому закону.

Центральная теорема, как и закон больших чисел, имеет фундаментальное значение в теории вероятностей.

Пользуясь результатами Маркова, физики могут с безукоризненной точностью вычислить, какая часть бесчисленного роя молекул обладает той или иной скоростью. Эта теорема лежит в основе расчётов таблиц для артиллерийской стрельбы. Выведенный из этой теоремы закон рассеивания снарядов даёт возможность уверенно вести стрельбу, невзирая на множество случайных причин, отклоняющих снаряд от цели.

Развивая теорию вероятностей, Марков приступил к математическому истолкованию и значительно более сложных явлений.

В некоторых явлениях последующие состояния определённой системы не могут считаться независимыми от её предыдущих состояний. Такая взаимосвязь сплошь и рядом наблюдается в технике и естествознании. Нельзя, например, численность колонии бактерий в какой-нибудь момент считать независимой от её численности в предшествующее время.

Марков дал математическую теорию, способную описать такие сложные явления.

Исследователь показал, что все основные теоремы теории вероятностей могут быть доказаны и для этих связанных между собой как бы в некую цепь явлений. Его теория вошла в науку под названием «цепей Маркова».

Теория Маркова нашла исключительно широкое приложение в физике — она явилась могучим средством расчёта атомных и молекулярных процессов.

Благодаря трудам русских математиков теория вероятностей стала подлинной наукой и завоевала право на применение в широком мире естествознания и техники.

Успехи теории вероятностей были столь разительны, что западные учёные тоже приступили всерьёз к её изучению. Однако они не смогли дать исследований, способных соперничать с трудами русской математической школы. Математики нашей родины не уступили своего первенства в развитии теории вероятностей.

* * *

Гениальным математиком был любимый ученик Чебышёва Александр Михайлович Ляпунов. Работы Ляпунова, посвящённые проблеме нахождения фигур равновесия однородной вращающейся жидкой массы, были великой победой математики. Эту задачу поставил перед Ляпуновым сам Чебышёв.

Великий математик хорошо знал своего ученика и не побоялся ориентировать его на решение труднейшей проблемы, над которой свыше двухсот лет бились многие крупнейшие учёные, в числе которых были немецкие математики Гаусс и Якоби, французский математик Лаплас и другие. Были найдены только частные результаты, строгой же и общей теории, указывающей, какую форму принимает вращающаяся жидкость, не существовало. Создания этой теории требовали многие отрасли  {44} 

Гироскопы, математические теории движения которых дали Эйлер (верхний гироскоп), Лагранж и Пуансо (средний гироскоп) и С. В. Ковалевская (нижний гироскоп)

науки и техники. Астрономам, например, она была нужна для того, чтобы выяснить вопросы образования планет, происхождения солнечной системы...

Ляпунов оправдал доверие Чебышёва. Уже в 1884 году 26-летний математик в своей магистерской диссертации далеко продвинул решение задачи Чебышёва. Но, строгий и взыскательный к себе, Ляпунов всё же не был доволен достигнутыми результатами, хотя они уже намного перекрыли все известные исследования, посвящённые фигурам равновесия. Учёный продолжал искать исчерпывающе полное решение проблемы.

Математиком иного склада был француз Анри Пуанкаре. Получив несколько позднее Ляпунова некоторые результаты, основанные на нестрогих доказательствах, а частично и догадках, Пуанкаре немедленно же оповестил о них учёный мир. Любопытно, что Пуанкаре далее декларировал право учёных пользоваться в некоторых случаях нестрогими доказательствами. Он говорил «можно сделать много возражений, но в механике нельзя требовать такой же строгости, как в чистом анализе».

Интерес к проблеме фигур равновесия был так велик, что за свой труд, в котором имелась только малая доля того, чего достиг в своей диссертации Ляпунов, Пуанкаре был тотчас же избран в Парижскую Академию. Учёный мир с восторгом принял теорию Пуанкаре. Опираясь на неё, английский астроном Дарвин построил целую космогоническую гипотезу. Но дальнейшее показало, как опасен в науке путь скороспелых выводов и приближённых решений.

После семнадцати лет упорной, напряжённой работы Ляпунов нашёл исчерпывающее решение стоявшей перед ним задачи. Гипотеза Дарвина, основанная на заключении Пуанкаре, что грушевидная жидкая масса устойчива, рухнула, как карточный домик. Ляпунов доказал, что универсальной фигуры равновесия нет, что она изменяется в завися мости от скорости вращения. Русский математик одержал полную победу.

Решение проблемы фигур равновесия — только глава в богатейшем наследстве Ляпунова.

Исключительное значение в технике имеет созданная Ляпуновым теория «устойчивости движения». С помощью её конструктор рассчитывает, будет ли устойчив самолёт в полёте. Теория устойчивости помогает радиотехникам и электротехникам проверять свои схемы, решать, будет ли устойчива их работа.

Замечательные труды оставил Ляпунов в области математической физики. Решив так называемую задачу Дирихле, математик вооружил учёных и инженеров умением решать самые общие проблемы движения жидкости, электричества и т. д. Результаты, полученные им, излагаются во всех полных курсах математической физики. Прочно вошли в науку и особые поверхности, понятие о которых он ввёл в математику. Они носят теперь название «поверхностей Ляпунова».

Соревнуясь с Марковым, Ляпунов иным, исключительно оригинальным методом, вошедшим в науку под именем метода характеристических функций, доказал центральную теорему теории вероятностей. Он получил результаты более чем достаточные для самых разнообразных практических приложений. Этот труд Ляпунова вошёл во все учебники теории вероятностей и математической статистики.  {45} 

Софья Васильевна Ковалевская (1850–1891).

Великий учёный был, подобно Чебышёву, и замечательным педагогом, воспитателем многих русских математиков.

* * *

В созвездии русских математиков ярко сияет имя Софьи Васильевны Ковалевской.

Жизнь Ковалевской — ярчайший пример любви к науке.

Пробуждению интереса к математике у Ковалевской способствовал, как вспоминала она сама, забавный случай. Её детскую комнату из-за недостатка обоев оклеили страницами, вырванными из книги М. В. Остроградского. Эти-то разрозненные страницы стали для Ковалевской первым руководством по высшей математике. Интерес Ковалевской к математике вскоре превратился в мощную неугасимую страсть. Но как трудно было утолить в то время жажду знаний! В высшие учебные заведения женщин не принимали. Ковалевской приходилось брать частные уроки, тайком, обманув швейцара, проникать в университет, чтобы слушать лекции профессоров Ковалевская преодолела все трудности. Она достигла вершин математической науки своего времени.

Много блестящих страниц вписала в летописи математики эта замечательная женщина. Результаты её труда «К теории диференциальных уравнений и частных производных» излагаются сейчас под именем системы Ковалевской во всех учебниках, посвящённых этой области математики. Теорема Ковалевской, устанавливающая условия, при которых система диференциальных уравнений в частных производных разрешима, имеет громадное значение при исследовании многочисленных физических и технических проблем, задач, посвящённых исследованию колебаний упругих тел, распространения электричества, тепла и звука, течения жидкостей и многих других явлений.

Своими успехами Ковалевская заставила знаменитого математика Вейерштрасса переменить его мнение о том, что «женщины не годятся для выдающихся научных работ». Вейерштрасс говорил о Ковалевской: «Могу заверить, что я имел очень немногих учеников, которые могли бы сравниться с нею по прилежанию, способностям, усердию и увлечению наукой», и, поздравляя Ковалевскую с её трудом о диференциальных уравнениях, писал ей: «Твоё замечание об уравнениях с частными производными много объяснило мне в этом вопросе и служило мне побуждением к интересным исследованиям».

В 1888 году проходил международный конкурс, посвящённый проблеме исследования движения твёрдого тела вокруг неподвижной точки.  {46} 

Николай Иванович Лобачевский (1793–1856)

Этой труднейшей математической задачей занимались такие выдающиеся учёные, как Эйлер, Лагранж, Пуансо. Однако найдены были решения только некоторых частных случаев. До 1888 года Французская Академия наук дважды объявляла конкурс на исследование этой проблемы. Но премии оставались не присуждёнными: серьёзных результатов участники конкурсов не достигли.

В 1888 году премия была, наконец, присуждена. Восторг жюри вызвала работа, присланная под девизом — «Говори, что знаешь; делай, что обязан; будь, чему быть».

Жюри признало это сочинение замечательным и, учитывая его особую важность, постановило увеличить премию с 3 000 до 5 000 франков. Когда был вскрыт конверт с именем автора, то выяснилось, что им была Софья Васильевна Ковалевская. Вскоре же Ковалевская завоевала ещё одну международную премию за дальнейшее исследование той же проблемы. Успехи Ковалевской были так велики, что Петербургская

Академия, отступив от своих правил, избрала по предложению Чебышёва эту замечательную женщину своим членом-корреспондентом. Ярко и плодотворно прожила свою жизнь Ковалевская — достойный представитель славной когорты русских математикой.

* * *

В заключение мы расскажем ещё об одном великом русском математике, который творил ещё в начале XIX века, но полное раскрытие и практическое воплощение идеи которого — дело недавнего прошлого, настоящего и далее будущего.

Речь идёт о Николае Ивановиче Лобачевском, имя которого составляет гордость нашей родины. В провинциальной Казани 20-х годов прошлого века родилась новая, неэвклидова геометрия, обогащающая науку нашего времени.

Более двух тысячелетий существовала геометрия Эвклида. В этой стройной и ясной системе каждое последующее положение неопровержимо следовало из предыдущего. Вся система, как прекрасное здание, величаво покоилась на небольшом количестве самых первых утверждений, принятых без доказательств, — пяти аксиомах и пяти постулатах. Два тысячелетия не поколебали ни камня в основании здания, воздвигнутого Эвклидом.

Геометрия, конечно, росла и крепла: доказывались новые теоремы, решались новые задачи. Но в основе её попрежнему лежали всё те же пять аксиом и пять постулатов. «Все прямые углы равны», «Две точки  {47} 

Титул книги Н. И. Лобачевского

можно соединить единственной прямой» и т. д. Очевидность таких утверждений была вне сомнений.

Геометрия Эвклида казалась единственно возможной геометрией. Принимая пространство, образ которого вытекает из геометрии Эвклида, за единственно возможное, немецкий философ-идеалист Иммануил Кант объявил идею пространства первоначальной идеей, вложенной в наше сознание до всякого опыта.

Было только одно тёмное место в системе Эвклида — его пятый постулат. Этот постулат, говорящий, что через точку, лежащую вне прямой, можно провести единственную прямую, параллельную данной, — не был столь очевидным, как остальные аксиомы и постулаты. Но учёные даже не помышляли о возможности иной геометрии. Все усилия они употребляли на то, чтобы доказать пятый постулат, исходя из других аксиом и постулатов. Величайшие геометры всех времён затратили массу труда, пытаясь доказать тёмный пятый постулат. Но всякий раз, когда уже казалось, что доказательство найдено, в нём обнаруживался какой-нибудь логический дефект, сводивший на-нет все хитроумные построения.

Молодой Лобачевский вначале также отдал дань поискам доказательств пятого постулата. Однако он скоро пришёл к мысли о принципиальной невозможности такого доказательства.

Но недоказуемость пятого постулата, которая для других означала бы конец исканий, для великого новатора науки стала опорной точкой дерзаний, завершившихся величайшим революционным переворотом в науке.

Гениальный мыслитель приходит к необычайно смелому выводу — система Эвклида не есть единственно возможная геометрия. «Всем известно, — пишет Лобачевский, — что в геометрии теория параллельных до сих пор оставалась несовершенной. Напрасное старание со времён Эвклида, в продолжение двух тысяч лет, заставило меня подозревать, что в самых понятиях ещё не заключается той истины, которую хотели доказывать и которую поверить, подобно другим физическим законам, могут лишь опыты, каковы, например, астрономические наблюдения».

Лобачевский утверждает: возможна и другая геометрия. И он создаёт эту новую геометрию!

В основу своей геометрии Лобачевский кладёт все прежние аксиомы и постулаты, за исключением пятого. Вместо пятого эвклидова постулата он выдвигает другой: через точку можно провести бесчисленное множество прямых, параллельных данной прямой. Все эти прямые, пишет Лобачевский, заполняют некоторый угол, стороны которого учёный называет прямыми, параллельными данной прямой.

На своей системе аксиом и постулатов он воздвигает новую геометрию, ничуть не менее стройную, чем геометрия Эвклида.

Те положения новой геометрии, которые доказываются без применения пятого постулата, естественно, совпадают с положениями старой геометрии. Совокупность этих положений образует так называемую «абсолютную геометрию». Но там, где в доказательстве участвует пятый постулат, Лобачевский приходит к совершенно иным выводам, чем Эвклид.  {48} 

В геометрии Лобачевского, например, доказывается, что описать окружность можно не около всякого треугольника, что «сумма углов треугольника всегда меньше двух прямых и для каждого треугольника имеет своё значение». В новой геометрии не существует квадрата.

Развивая свою геометрию, Лобачевский приходит, по существу, к идее о кривизне пространства.

В своей геометрии Лобачевский последовательно стремился связать геометрические образы с тем, что реально существует в природе. Его цель состоит не в развитии умозрительных понятий, а в познании природы

«Оставьте трудиться напрасно, — говорил Лобачевский, — стараясь извлечь из одного разума всю мудрость, опрашивайте природу, сна хранит все тайны и на вопросы Ваши будет Вам отвечать непременно и удовлетворительно». Он сам пробует проверить утверждения новой геометрии, производя астрономические наблюдения, пытается с их помощью решить вопрос о кривизне реального пространства.

Замечательные по своей глубине мысли, предвосхищающие то, что вошло в науку только в XX веке, содержатся в его труде. Он пишет, что его геометрии «может быть следуют молекулярные силы».

Гениальный новатор связывает геометрию с физическими процессами, от которых она была оторвана. «В природе мы познаём, — пишет Лобачевский, — собственно только движение, без которого известные восприятия невозможны. Все прочие понятия, например геометрические, произведены нашим умом искусно, будут выявлены в свойствах движения, а потому пространство само собой, отдельно, для нас не существует».

Эти слова мыслителя-материалиста — удар по идеалистическому учению об априорном, независимом ог опыта пространстве Развивая свои мысли, великий математик говорит: «Первые понятия, с которых начинается какая-нибудь наука, должны быть ясны и приведены к самому меньшему числу. Только тогда они смогут служить прочным и достаточным основанием учения. Такие понятия приобретаются чувствами, врождённым — не должно верить».

Но самый сильный аргумент против идеалистической теории Канта — новая геометрия, замечательная, свободная от противоречий система.

Современники великого русского учёного присутствовали при революции в науке. Теория Лобачевского потрясала все основы привычного мировоззрения.

«Легче было двинуть Землю, чем уменьшить сумму углов в треугольнике, свести параллели к схождению и раздвинуть перпендикуляры к прямой — на расхождение», — писал один математик.

Но Лобачевский слишком далеко шагнул в будущее. Большинство даже весьма крупных учёных его просто не поняло.

Были и такие, которые поняли теорию Лобачевского. Таков был Гаусс. Но он не решился открыто стать на сторону бунтаря в науке и только в частной переписке говорил о своём восхищении теорией Лобачевского.

А Лобачевского начали травить. Митрополит Филарет объявил его  {49} 

В звёздных ассоциациях, открытых советскими астрономами В. А. Амбаруцмяном и Б. Е. Маркаряном, звёзды движутся так, как будто они некогда вышли из одного участка неба

учение ересью. В реакционном «Сыне отечества» была помещена анонимная рецензия на книгу Лобачевского, беспрецедентная по наглости, развязности и безграмотности. Характерно, что автором рецензии был человек из той же группы, которая травила впоследствии А. С. Пушкина.

Насмешками, издевательством, дошедшим до того, что Лобачевского объявили сумасшедшим, — вот чем окружила царская Россия великого учёного.

Нужно было быть патриотом, безгранично преданным своему народу, чтобы творить в таких условиях. И Лобачевский не сдаётся развивая и углубляя свои мысли, он создаёт один мемуар за другим.

Лобачевский был велик не только в геометрии. Он первый, задолго до Дирихле, дал своё изумительное по глубине определение функции.

Могучий ум Лобачевского ещё в 1835 году установил тонкое различие между функцией непрерывной и функцией диференцируемой. Он, а не Вейерштрасс, занимавшийся этим значительно позднее, является автором этого глубочайшего положения высшей математики.

Затравленный, лишённый всякой поддержки, Лобачевский умер, не дождавшись триумфа своих идей. Только после его смерти они получают мировое признание. В 1855 году в бумагах Гаусса находят его восторженные отзывы о работах Лобачевского. Геометрию его начинают изучать. Крупнейшие математики единодушно утверждают, что новая геометрия свободна от противоречий, и находят такие геометрические поверхности, на которых господствуют как раз её закономерности.

Теперь, когда идеи Лобачевского восторжествовали, находится немало охотников отнять у русского учёного его славу.

Псевдосфера — пример поверхности, на которой господствует неэвклидова геометрия Н. И. Лобачевского. Сумма углов треугольника, расположенного на псевдосфере, меньше двух прямых углов

К имени замечательного математика начинают присоединять имена всяческих «соавторов». Но тщетны эти уловки. Куда прятались эти «соавторы», когда Лобачевский один на один в борьбе против ополчившейся на него косности отстаивал свои великие идеи? Новая геометрия — детище гения Лобачевского. Он творец идей, полное величие которых раскрывается только сейчас.

Русский учёный создал геометрию, значительно более всеобъемлющую, чем геометрия Эвклида.

Геометрия Эвклида не потеряла и сейчас своего значения. Ею пользуются и всегда будут пользоваться в своих расчётах и учёные и инженеры. Но есть области, где многие её утверждения уже становятся несправедливыми. В космическом мире, мире огромных масс и скоростей, и в мире внутриатомном геометрия Эвклида неприменима.

Идеи Лобачевского входят теперь необходимым звеном в теорию относительности. Эта теория связала воедино геометрию с физическими процессами и величинами с силами, массами, скоростью движущихся тел, с полями тяготения, с электромагнитными процессами.

К теории относительности обязан прибегать учёный, когда ему приходится выходить в своих исследованиях за пределы земных скоростей и расстояний или углубляться в мир атомов. Эта ещё недавно, казалось  {50} 

Схема телескопа советского учёного Д. Максутова

Советский электронный микроскоп

бы, отвлечённая теория в наши дни превратилась в могучее орудие познания мира, замечательный инструмент расчёта атомных процессов, открывающих в истории науки новую эпоху.

Мы не можем в полной мере предугадать, что ещё подарит нам теория Лобачевского. Кто знает — может быть, идеи новой геометрии воплотятся в штурманские таблицы будущих кораблей вселенной.

Радостно, вместе со всем народом встретили Октябрьскую революцию передовые деятели науки. Из учеников и сподвижников Лебедева, Столетова, Чебышёва, Бредихина образовались первые отряды советских учёных.

За короткий исторический срок советская наука показала блистательные образцы творческих дерзаний. Много побед одержали и представители точных наук. Физика атома, оптика, космогония, теория диференциальных уравнений — нет такой области физики, математики и астрономии, в которую не вписали бы фундаментальных глав советские учёные.

С огромным размахом и планомерностью проводятся в нашей стране астрономические исследования. Немало новых светил и планет нанесли на карту неба советские астрономы. Интересные космогонические гипотезы были разработаны советскими учёными О. Ю. Шмидтом и В. Г. Фесенковым. Академик Г. А. Шайн открыл вращение Галактики — звёздной вселенной, в которую входит и наша солнечная система.

Выдающихся достижений в изучении комет добился профессор С. В. Орлов и его ученики, объяснившие целый ряд явлений, наблюдающихся в «хвостатых звёздах». Орловым, например, установлен математический закон изменения яркости кометы в зависимости от её расстояния от Солнца.

Громадны успехи советской астрономии в изучении «малых планет». Наблюдениями над этими мельчайшими обитателями семьи Солнца особенно прославилась Симеизская обсерватория.

Советские астрономы открыли в науке о небе новый раздел — астроботанику, начало которой положили замечательные наблюдения Г. А. Тихова над растительностью Марса.

Совсем недавно советские астрономы Л. Э. Гуревич и А. И. Лебединский создали замечательную теорию образования так называемых новых звёзд. Западные учёные утверждали, что каждая звезда, а следовательно, и наше Солнце обязательно должны проходить через стадию «новой звезды» — вспыхнуть на короткое время необычайно ярко. Основываясь на этом, они пессимистически говорили, что человеческая цивилизация подобна «шалашу на склоне вулкана», что Солнце рано или поздно испепелит всё на Земле. Точными расчётами советские астрономы показали, что не всякая звезда может стать «новой звездой». Для того чтобы звезда мокла вспыхнуть, её недра должны обладать определённой температурой и давлением. Руководствуясь своей теорией, они предсказали вспышку «новой звезды» в созвездии Северная Корона. Эта вспышка действительно произошла. Теория блестяще подтвердилась.  {51} 

Снимок следов космических лучей в камере Вильсона

Электронная лампа

Своими работами советские учёные в прах развеяли утверждения западной науки: внутри Солнца нет надлежащих условий для вспышки.

Замечательное открытие сделано под руководством члена-корреспондента Академии наук В. А. Амбарцумяна на Бюроканской обсерватории в Армянской ССР. Учёные обнаружили совершенно новый тип звёздных скоплений, состоящих из звёзд-сверхгигантов. Изучая звёздные ассоциации (такое название дали астрономы новому типу скоплений), советские исследователи установили, что звёзды в этих ассоциациях родились всего лишь 10–20 миллионов лет назад. Эти звёзды моложе Земли! Учитывая астрономические масштабы времени, можно сказать, что звёзды рождаются прямо на глазах.

Западная же наука утверждала, что все звёзды родились в эпоху, отстоящую от нас на 10 миллиардов лет.

Открытие советских учёных явилось также мощным ударом по идеалистическим гипотезам о происхождении вселенной.

Многим обогатили советские учёные и технику астрономических наблюдений.

Советский астроном Н. Н. Павлов первым применил фотоэлемент для регистрации прохождения звёзд через меридиан. Применение электрического глаза во многом повысило точность измерений. Изумительный телескоп, совершенно новой конструкции, значительно более совершенный, чем все другие телескопы, построил советский оптик Д. Д. Максутов.

Телескоп Максутова даёт поразительно чёткие изображения. По своим размерам он значительно меньше, чем равные ему по силе увеличения телескопы других систем.

Советская астрономия развивается в тесном содружестве с задачами народного хозяйства.

Наши астрономические обсерватории несут службу времени. Передача по радио сигналов точного времени помогает ориентироваться кораблям и самолётам, она необходима для геологов, ведущих гравиметрическую разведку полезных ископаемых. Астрономические наблюдения широко используются при геодезических съёмках.

Изучая космические помехи, влияние на радиослышимость явлений, происходящих на Солнце, астрономы установили контакт и с радио-физиками.

Значительных успехов достигни наши астрономы в предсказании магнитных бурь. Предсказывая бурю, астрономы одновременно указывают, на каких волнах следует во время этих бурь вести радиосвязь, чтобы она была устойчива.

Коренным образом после Великой Октябрьской социалистической революции изменилось и положение физики в нашей стране. Партия и правительство поставили физику, как все другие науки, на службу родине, предоставили ей все возможности для неограниченного роста.

В Советском Союзе выросла целая сеть новых научно-исследовательских физико-технических институтов. Физика впервые в своей истории получила возможность непосредственной связи с техникой

Много замечательных побед одержала советская физика. Классические работы академика С. И. Вавилова и его учеников по изучению холодного свечения — люминесценции — дали возможность построить новые  {52} 

Сергей Иванович Вавилов

замечательные светильники — лампы дневного света.

Целый ряд выдающихся открытий сделали советские физики в области исследования атома, элементарных частиц и космических лучей

Замечательные исследования космических лучей, проведённые советскими физиками А. И. Алихановым и А. И. Алиханяном, привели к открытию новых частиц — варитронов; эти открытия пролили свет на природу ядерных сил

Академик Д. В. Скобельцын первый применил камеру Вильсона к изучению космических излучений, открыл так называемые «ливни».

Группа советских физиков, возглавляемая профессором С. Н. Верновым, решила загадку первичных космических частиц. Советские учёные неопровержимо доказали, что первичные космические лучи состоят из положительно заряженных частиц — протонов.

Советский физик Д. Д. Иваненко сделал фундаментальное открытие, установив, что внутри атомного ядра содержатся нейтроны.

Советские физики впервые на опыте доказали и существование некогда гипотетической, неуловимой частицы нейтрино.

Типы рентгеновских трубок. Справа — импульсная рентгеновская трубка, дающая необычайно сильное излучение

Блестящую страницу вписала в физику возглавляемая С. И. Вавиловым группа учёных, открывшая свечение, излучаемое электронами, летящими в веществе со сверхсветовой скоростью. По имели учёного, наблюдавшего это явление, оно получило название эффекта Черенкова.

Советские физики К. А. Петржак и Г. К. Флёров открыли самопроизвольный распад атомов урана, заложив тем самым один из краеугольных камней атомной физики.

Опередив западных учёных, В. И. Векслер создал аппарат для ускорения элементарных частиц.

Принципы новых ускорителей элементарных частиц, выдвинутые советскими физиками, сделались основой технического вооружения исследователей атомного ядра. Советский физик Л. В. Мысовский создал новый метод исследования элементарных частиц с помощью пластинок с толстым слоем фотоэмульсии. Используя этот метод, другой наш физик, А. П. Жданов, первым обнаружил новое ядерное превращение — взрыв ядра. Глубоко проникнув в тайны атома, советские физики, как известно, овладели секретом атомной энергии.

Одним из крупнейших событий в физике XX века явилось открытие советскими физиками Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом комбинационного рассеяния света — явления, позволившего проникнуть внутрь молекул, исследовать с помощью света их строение.  {53} 

Работы П. И. Лукирского, П. В. Тимофеева, А. Ф. Иоффе, Л. А. Кубецкого и других советских учёных по изучению фотоэлектрических яв леннй привели к созданию новых, совершенных фотоэлементов.

Советский физик Н. С. Акулов установил кардинальный закон, управляющий ферромагнитными явлениями, — закон магнитной анизотропии.

Советские магнитологи создали совершенные промышленные методы магнитной дефектоскопии.

* * *

Советские учёные добились выдающихся результатов в области физики низких температур и, в частности, изучения свойств жидкого гелия. Нашими физиками обнаружено удивительное свойство сверхтекучести жидкого гелия II и открыто существование в нём наряду с акустическими волнами волн термических, названных «вторым звуком».

Больших успехов достигла советская радиофизика. Работами Л. И. Мандельштама, Н. Д. Папалекси и их школы создана целая новая область физики нелинейных колебаний, которой обязаны своими успехами ультракоротковолновая радиотехника, радиолокация, радио-дальномерия.

Ряд выдающихся достижений есть на счету советских металло- и рентгенофизиков. Работы В. Д. Кузнецова, П. А. Ребиндера, С. Т. Конобеевского и других представителей этих отраслей науки дали возможность создать новые замечательные сплавы, улучшить технологию металлообработки и контроль за качеством металла.

Трудно перечислить даже самые выдающиеся достижения советской физики. Все отрасли народного хозяйства непрестанно получают от советских физиков деятельную и могучую помощь.

Прочно держит бесспорное первенство во всём мире советская математическая школа. Имена И. М. Виноградова, С. Н. Бернштейна, А. Н. Колмогорова, П. С. Александрова, С. Л. Соболева, В. И. Смирнова, И. Г. Петровского, Л. С. Понтрягина и многих других выдающихся советских математиков известны всему миру. Творчество советской математической школы необычайно разнообразно и глубоко. Советские учёные многим обогатили «старые» области математики теорию диференциальных уравнений, теорию вероятностей, теорию чисел, алгебру.

Бурно развиваются в нашей стране и новые, недавно родившиеся разделы математики: теория групп, топология.

Тесная связь советской математики с практикой ярко проявилась в создании советскими учёными замечательных электрических устройств — электроинтеграторов, мгновенно решающих сложнейшие математические уравнения, выдвигаемые техникой.

Каждый новый год приносит нам известия о новых и новых победах советской науки. В списках лауреатов Сталинской премии немало представителей точных наук, дерзких новаторов, приумножающих славу отечественной науки.

Всё богатство нашей науки ставят советские учёные на службу великому делу — построению коммунистического общества.

ОСНОВЫ ХИМИИ

СОЗДАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ

В руках советского человека химия превратилась в могучее орудие покорения природы. С её помощью получены металлические сплавы легче дерева, прозрачные пластмассы с прочностью стали; химия позволила создать много удивительных материалов с совершенно новыми свойствами, отсутствующими у природных: синтетический каучук, изделия из которого не боятся холода; искусственное волокно, нити которого крепче стальных проволок; синтетический бензин, позволяющий намного увеличить скорости самолётов, и другие.

Химия увеличивает плодородие земли и помогает делать человеческую жизнь независимой от капризов природы.

Мы, русские люди, горды тем, что многие из важнейших глав этой науки созданы нашими соотечественниками — русскими химиками.

* * *

Фундамент современной химии заложен гениальным русским учёным Михаилом Васильевичем Ломоносовым.

Во времена Ломоносова теории химии, по существу, не было. Химия представляла собой ряд практических сведений, приёмов и рецептов. Она была ещё наполовину ремеслом, искусством

Мы знаем, что, стремясь познать прежде всего вещество и его строение, Ломоносов твёрдо стал на атомический, материалистический путь.

«Если бы я хотел читать, не зная букв — бессмысленное дело, — писал Ломоносов, — если бы я хотел рассуждать о естественных веществах, не имея представления о началах, это было бы столь же бессмысленно».  {55} 

Атом и молекула

Все вещества — жидкие, твёрдые и газообразные, говорил Ломоносов, состоят из элементов, или начал (так он называл атомы), а они соединяются в сложные частички, «корпускулы» (молекулы), последние же образуют обычные тела.

В одной из первых работ русского учёного «Элементы математической химии», написанной в 1741 году, мы читаем: «Элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших и отличных между собой тел».

Правильность ломоносовского определения атома подтверждена современной наукой. Несмотря на то, что, как стало известно уже гораздо позже, в состав атома входят электроны, протоны, нейтроны, то-есть частицы, меньше атома, последний всё же существует как химическая индивидуальность. Расщепление самого атома производится не химическим, а физическим путём, и при этом атом меняет свои свойства, превращаясь в другой элемент.

Глубоко проникая умственным взором в строение вещества, Ломоносов учил, что атомы одного и того же вещества одинаковы; но атомы различных веществ отличаются друг от друга. В доказательство он указывал на различие удельных весов золота и других веществ.

«Корпускула — собрание элементов в одну незначительную массу, — пишет Ломоносов, — корпускулы однородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединённых одинаковым образом»

«Корпускулы разнородны, когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе; от этого зависит бесконечное разнообразие тел».

Таким образом, Ломоносов гениально определил молекулу как мельчайшую частицу вещества, составленную из атомов, но отличающуюся от них новой химической индивидуальностью. Эта химическая индивидуальность молекул передаётся и образующемуся из них веществу. Вещество вода — это совокупность отдельных молекул воды. Свойства и молекул воды и вещества воды одинаковы, хотя кислород и водород, из которых состоят молекулы воды, совершенно отличны от неё по свойствам.

Исходя из этих представлений, Ломоносов считал, что химия — наука о соединении атомов в молекулы.

Следует отметить, что даже много лет спустя известный английский химик Дальтон и другие учёные ещё не проводили такого различия между атомом и молекулой, то-есть между химическим элементом: и химическим соединением. А Ломоносов даже в различном расположении атомов в молекуле усматривал причину различия свойств тел, чем предвосхитил учение об изомерии, развитое лишь в 1828 году Берцелиусом.

«Наука о самых мельчайших частичках, от которых происходят частичные качества тел, ощущаемых нами, столь же необходима... как сами эти частички надобны для создания тел и произведения частичных качеств», — писал Ломоносов.

Во времена Ломоносова за химические элементы принимали, помимо серы, ртути и других, также горючесть, летучесть, влажность и т. д. Свойство смешивали с веществом.

Ломоносов преобразил науку о веществе и поставил её на правильный  {56}  путь. Он дал строгое определение химического элемента, называемого им «началом», как тела, состоящего из «однородных корпускул».

Так же чётко определяет Ломоносов и химические соединения. «Смешанное тело есть то, которое состоит из двух или нескольких различных начал, так соединённых между собой, что в каждой отдельной его корпускуле имеется такое же соотношение частей начал, из которых тело состоит, как имеет и всё смешанное тело».

Величайшей заслугой Ломоносова является то, что он последовательно и плодотворно внедрял в науку свои атомические представления. На их фундаменте великий учёный перестраивает физику, создаёт научную химию и закладывает новую науку — физическую химию.

Вся история дальнейшего развития науки блестяще подтвердила правильность ломоносовского учения об атомах и молекулах

В отличие от своих предшественников — философов-атомистов — Ломоносов широко использовал для доказательства справедливости своих взглядов химические и физические опыты. В химической лаборатории родились и были проверены многие великие открытия Ломоносова. Здесь с 1748 года он проводил свои работы и одновременно обучал студентов.

Химическая лаборатория Ломоносова — первое научно-исследовательское учреждение — прообраз наших многочисленных институтов. Основание её, по существу, обозначало начало нового этапа в изучении природы. Вторая такая лаборатория была организована немецким профессором химии Ю. Либихом в Гессене лишь семьдесят семь лёг спустя.

Программа работ, которую дал Ломоносов в своём проекте об учреждении химической лаборатории, предусматривает создание новых методов химического исследования, намечает проверку важнейших опытов других химиков; здесь Ломоносов пишет о необходимости проведения опытов в вакууме, о микрохимических исследованиях с широким применением количественных определений. Учёный стремится также «сверх сего к химическим опытам присовокуплять, где возможно, оптические, магнитные и электрические опыты». Составляя эту обширную и чёткую программу, Ломоносов смотрел на многие десятки лет вперёд.

В первой химической лаборатории изготовлялись также окрашенные стёкла для мозаичных картин. В короткий срок учёный разработал подробную рецептуру этих стёкол, поражающих нас в сохранившихся мозаичных картинах богатством оттенков. Из лаборатории вышел в 1753 году «архитектурии ученик» Дружинин, который в течение года «прилежно обучался составлению цветных стёкол» у Ломоносова и затем передал свой опыт русским мастерам стекольного завода, вследствие чего отпала нужда в приглашении соответствующих иностранных специалистов. В своей лаборатории Ломоносов вместе с товарищем по учёбе химиком Виноградовым, «трудясь многими опытами, кроме других исследований, изобрели фарфоровую массу».

Ломоносов был одним из первых учёных, ясно сознававших необходимость работать с химически чистыми веществами.

Также первым он внедрил в химию метод точных количественных измерений, дававший такие блестящие результаты в механике, самой разработанной части тогдашнего естествознания.  {57} 

Весы он считал необходимым для успешных исследований прибором. Ещё в 1745 году учёный писал. «При всех помянутых опытах буду я примечать и записывать не токмо самые действия, вес или меру употребляемых к тому материи и сосудов, но и все окрестности, которые надобно быть покажутся».

Здесь Ломоносовым сформулированы принципы не только весового, но и объёмного анализа Введение метода количественных измерений было необычайно плодотворным для развития химической науки.

Таким образом, и в этом важном вопросе научной химии Ломоносов намного опередил Лавуазье и Гей-Люссака, которых считали создателями метода количественных измерений в химии. Используя свою методику, Ломоносов остроумными опытами доказал в лаборатории открытый им закон сохранения веса вещества

Ломоносов решил проверить опыт известного английского химика XVII века Роберта Бойля, обнаружившего увеличение веса металла при прокаливании Объяснение Бойля, полагавшего, что вес увеличивается от присоединения к металлу материи огня — флогистона, — противоречило воззрениям Ломоносова.

С атомической точки зрения, которой придерживался Ломоносов, теория флогистона была нелепостью. Прибавление в весе металлов при окислении можно было объяснить, догадывался учёный, соединением металла с невидимыми частицами — атомами воздуха. «Нет никакого сомнения, — писал учёный, — что частички воздуха, непрерывно текущего над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают вес его». Имея это в виду, Ломоносов сразу заметил ошибку Роберта Бойля и повторил его опыт с остроумным видоизменением, он взвешивал запаянные реторты, не открывая их после прокаливания. В результата «оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес обожжённого металла остаётся в одной мере».

В соответствии с законом сохранения веса вещества, сколько прибавилось к металлу, столько убавилось от воздуха. Разламывая затем горлышко реторты, Ломоносов наблюдал, как туда со свистом врывался

Сохранение энергии.

Повседневная практика промышленности зиждется на использовании закона сохранения вещества

воздух, за счёт которого в опыте Бойля и произошла прибавка в весе.

Мы уже знаем, какое значение придавал Ломоносов внедрению математического аппарата в химию, превращению последней в точную науку.

Громадное значение придавал Ломоносов и теснейшей связи химии и физики. «Химик, — писал Ломоносов, — без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом. И эти две науки так соединены между собою, что одна без другой в совершенстве быть не могут».

Учёный разработал важнейший раздел химии, который мы и теперь называем так, как его назвал Ломоносов в 1752 году, — физической химией. Ломоносов даёт чёткое определение этого предмета: «физическая химия есть наука, объединяющая на основании положений и опытов физических причину того, что происходит через химические операции в сложных телах».

До 1753 года Ломоносов дважды в неделю читал двухчасовые лекции по физической химии студентам университета, сопровождая их многочисленными опытами.

Программой опытов по физической химии, составленной Ломоносовым, предусмотрено подробное исследование кристаллизации, определение удельных весов, сил сцепления твёрдых и жидких тел, широкое изучение растворов, «застудневание растворов, сцепление студней», то-естъ коллоидных состояний. Говорится здесь также об электрохимических и термохимических исследованиях. Учение о тепловых эффектах при химических превращениях, зародившись в лаборатории М. В. Ломоносова, выросло затем в самостоятельную отрасль науки — термохимию. Основоположником её является русский учёный первой половины XIX века академик Г. Г. Гесс.

Ломоносов предсказывал и будущую связь химии с учением об электричестве: «Без химии путь к познанию истинной причины электричества закрыт». Это было сказано в 1765 году, и, словно в развитие этой мысли, в 1833 году прозвучали слова Фарадея: «Та же сила обусловливает  {59}  как электрическое разложение, так и обыкновенное химическое разложение»

Начинания Ломоносова намного опередили его время. Только через 116 лет Н. Н. Бекетов начал чтение курса физической химии в Харьковском университете, организовав отделение физико-химических наук и физико-химический практикум. И только ещё через 20 лет физическую химию начали читать за границей, в Лейпциге. Сейчас приходится только удивляться, как мало разнится программа Ломоносова от основных руководств по курсу физической химии конца XIX века, хотя они разделены полутора веками.

Совершенно ошибочно 1887 год считался датой возникновения физической химии. Эта наука родилась и выросла в России. Основателем её является Михаил Васильевич Ломоносов.

ГЛАВНЫЙ ЗАКОН ХИМИИ

Ломоносов основал химическую науку Главный же закон, управляющий миром химических элементов, открыл другой великий русский учёный — Дмитрий Иванович Менделеев.

Ко времени Менделеева было известно уже 62 химических элемента. Накопилось огромное количество сведении и об их свойствах. Однако изобилие не осмысленных с единой течки зрения фактов было источником трудностей и путаницы в химии. Немецкому химику Велеру она представлялась «дремучим лесом» без тропинок и дорог, в котором легко заблудиться. Стремясь вывести химию из тупика, в который она

Принадлежность элемента к той или иной группе таблицы Менделеева указывает на количество протонов и нейтронов в ядре атома элемента и количество электронов в электронной оболочке

Дмитрий Иванович Менделеев (1834–1907)

зашла к концу XIX века, гениальный русский химик открыл основной закон, которому подчиняются элементы.

Будучи уверенным в существовании такого общего закона, Менделеев расположил элементы в порядке нарастания их главного свойства, каким он считал атомный вес. При таком расположении сразу выявились определённые закономерности в изменении свойств элементов. Менделеев получил 12 рядов элементов, в каждом из которых свойства элементов периодически повторяются при непрерывном возрастании атомных весов.

По определению самого Менделеева открытый им периодический закон заключается в том, что «свойства элементов (а следовательно, и образованных ими простых и сложных тел) находятся в периодической зависимости от их атомных весов».

В 1869 году, опубликовав в журнале Русского химического общества свою работу «Соотношение свойств с атомным весом элементов», Менделеев познакомил учёный мир с открытым им периодическим законом. К статье была приложена и периодическая таблица, в которой учёный расположил элементы в порядке возрастания их атомного веса. Излагая сущность новооткрытого закона, великий учёный указывал также на существование ещё неизвестных науке элементов.

В грандиозном «здании», которое называется сейчас «таблицей Менделеева», химические элементы располагаются в порядке возрастания их атомного веса. Первую клеточку занял элемент с наименьшим атомным весом — водород, последнюю — самый тяжёлый из известных тогда элементов — уран. При размещении элементов не обошлось без осложнений. Менделееву пришлось производить «переселение», так как атомные веса некоторых элементов были определены неправильно. Это было с золотом, индием, платиной и другими Менделеев, основываясь на своей теории, смело исправлял веса атомов; позднейшие, более точные измерения их весов подтвердили правильность этих исправлений.

Много мест в своей таблице Менделеев оставил для ещё неоткрытых элементов, примерный атомный вес и другие свойства которых учёный описал, учитывая характер соседних элементов. Уже в этой статье Менделеев впервые в истории химии предсказал существование трёх неизвестных тогда элементов: экаалюминия, экабора и экакремния, соответственно близких по свойствам к алюминию, бору и кремнию.

Многие отнеслись к гениальному предсказанию русского учёного с недоверием.

Но вот в августе 1875 года французский учёный Лекок де Буабодран  {61} 

Принадлежность элемента к тому или иному периоду таблицы Менделеева говорит о количестве орбит в электронной оболочке атома

путём спектрального анализа обнаружил в цинковой обманке новый элемент, названный им галлием (Галлия — старинное имя Франции).

Это был тот самый химический элемент, который Менделеев назван экаалюминием.

В 1884 году известный шведский химик Нильсон открыл второй из предсказанных Менделеевым элементов. Свойства скандия, как назвал новый элемент Нильсон, полностью совпадали со свойствами предсказанного Менделеевым экабора. Оправдались даже опасения русского учёного, что открытию экабора в минералах будет мешать присутствие другого химического элемента — иттрия.

«Таким образом, — заканчивает Нильсон своё сообщение об открытии нового элемента, — подтверждаются соображения русского химика, которые не только позволили предсказать существование названных элементов — скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства».

Наконец, в 1886 году немецкий учёный Винклер открыл третий предугаданный Менделеевым элемент. В своём сообщении об этом Винклер указывал, что новый элемент — германий — как раз и есть предсказанный Менделеевым экакремний.

Это было полное торжество открытого Менделеевым величайшего закона естествознания.

Русским учёным был найден ключ к разгадке строения материи.

Неоспоримо величие русского гения — Менделеева.

Но всё же на Западе нашлись люди, которые пытались отнять у Менделеева право называться автором периодического закона. В Германии особенно упорно противопоставляли Менделееву Лотара Меиера, во Франции честь открытия основного закона атомов стремились приписать де Шанкуртуа, в Англии — Ньюлендсу.

Менделеев вступил в борьбу за приоритет России в открытии периодического закона.

«Утверждение закона, — писал он, — возможно только при помощи вывода из него следствий, без него невозможных и неожидаемых, и оправдания тех следствий в опытной проверке. Потому-то, увидев периодический закон, я со своей стороны (1869–1871 гг.) вывел из него такие логические следствия, которые могли показать — верен ли он или нет. Без такого способа испытания не может утвердиться ни один закон природы. Ни де Шанкуртуа, которому французы приписывают право на открытие периодического закона, ни Ньюлендс, которого выставляют англичане, ни Л. Мейер, которого цитировали иные как основатель  {62}  периодического закона, не рисковали предугадывать свойства неоткрытых элементов, изменять «принятый атомный вес атомов» и вообще считать периодический закон новым, строго поставленным законом природы, могущим охватывать ещё доселе необобщенные факты, как это сделано мною с самого начала».

«Периодическому закону, — указывал Менделеев, — будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя как русского меня хотели бы затереть, особенно немцы».

Наконец немецкий учёный Лотар Мейер отказался участвовать в недобросовестной кампании и письменным выступлением подтвердил приоритет русского учёного.

Предвосхищая позднейшие открытия естествознания, гениальный творец периодического закона предсказал, что атом неделим лишь химическим способом

«Легко предположить, — писал Менделеев, — но ныне нет ещё возможности показать, что атомы простых тел суть сложные существа, образованные сложением некоторых ещё меньших частей (ультиматов), что называемое нами неделимым (атом) — неделим только обычными химическими силами и выставленная мною периодическая зависимость между свойствами и весом, повидимому, подтверждает такое предчувствие».

Предвидение Менделеева оправдалось. С помощью его закона русские учёные Б. Н. Чичерин и Н. А. Морозов создали первую модель атома, где он предстал системой, состоящей из ядра и электронной оболочки вокруг него (об этих учёных говорится ниже). Современное естествознание вторглось в недра атома. Родилась новая наука — физика атомного ядра. Воздействуя на атомное ядро, учёные превращают одни элементы в другие, получают такие элементы, которых в земных условиях не встречается.

Закон Менделеева — мощное орудие познания природы и её закономерностей.

Руководствуясь периодическим законом, наука определила строение атомов всех элементов. Число электронов возрастает от одного у атома водорода до 92 у атома урана в полном соответствии с порядковым номером элемента в таблице Менделеева. Заряд ядра равен сумме зарядов электронов. Положительный заряд ядра, уравновешивающий отрицательные электроны, также растёт от 1 до 92. Положительный заряд

Искусственное получение новых химических элементов, не существующих в природе.

Изотопы

ядра, как установлено уже после открытия Менделеева, — это основное свойство атома, сообщающее ему химическую индивидуальность.

Само ядро также сложное, оно состоит из протонов и нейтронов. Это основная масса атома, вес электронов в расчёт не принимается, так как он совершенно ничтожен — в 2 000 раз меньше веса протона.

Электроны у всех атомов одинаковы, но располагаются они вокруг ядра на различных орбитах. Количество этих орбит раскрывает глубочайшее значение периодов, на которые разбиты все элементы в таблице Менделеева. Каждый период отличается от другого наличием у атомов его элементов лишней электронной орбиты.

От строения электронной оболочки зависят химические свойства атома, так как химические реакции связаны с обменом внешних электронов. Кроме того, ряд физических свойств — электро- и теплопроводность, а также и оптические свойства тоже связаны с отрывом или присоединением электронов наружных орбит.

Получение атомной энергии.

Современная наука всё шире и шире раскрывает значение гениального творения Менделеева. Периодический закон указывал на сходство химических свойств элементов, расположенных в одной группе, то-есть в одном и том же вертикальном столбце таблицы. Теперь это прекрасно объясняется строением электронной оболочки атома. Элементы одной и той же группы имеют одинаковое количество электронов на внешней оболочке: элементы первой группы — литий, натрий и другие — имеют по одному электрону на внешней орбите; элементы второй группы — бериллий, магний, кальций и другие — по два электрона элементы третьей группы — по три и, наконец, элементы нулевой группы — неон, криптон и другие — по восемь электронов. Это максимальное из возможных количество электронов на наружной орбите и обеспечивает данным атомам полную инертность: в обычных условиях они не вступают в химические соединения.

Современная наука показала, что вес атомов одного и того же элемента может быть неодинаков, — это зависит от различного количества нейтронов в атомных ядрах химического элемента. Поэтому в отдельной клетке менделеевской таблицы располагается не один тип атомов, а несколько. Такие атомы называются изотопами. (В переводе с греческого это означает: «занимающее одно и то же место»). Химический элемент олово состоит, например, из 11 разновидностей, чрезвычайно близких по свойствам, но с разными атомными весами- средний атомный вес олова 118,7. Благодаря тому, что изотопы смешаны в определённом постоянном количестве, свойства обычного олова всегда одинаковы.

Изотопы имеются почти у всех элементов.

Пока обнаружено около 300 естественных изотопов; искусственно удалось получить ещё 400. Но все они закономерно располагаются в 92 клетках менделеевской таблицы.

Все эти открытия, вызванные к жизни законом Менделеева, подчёркивают гениальность русского учёного, который, имея в руках только такое свойство атомов, как их вес, открыл основной закон атомов.  {64} 

Модели атомов

Менделеев говорил также о возможности изменения количества энергии при разложении или образовании атомов. Так великий учёный указал путь к овладению атомной энергией. Идя по этому пути, наука сумела разрушить ядра атомов и овладеть внутриядерной энергией.

Периодический закон — главный закон химической науки — имеет громадное значение и для развития других отраслей естествознания. К нему обращаются и физики, и астрономы, и геологи, и электрики.

Подобно Ломоносову, Менделеев был человеком широкой, универсальной одарённости.

Великий учёный не только создал эпоху в химии, он необычайно плодотворно работал и в других отраслях науки. Химия, физика, сельское хозяйство, метеорология обязаны ему многими замечательными идеями. О многосторонней деятельности Менделеева будет рассказано и в других главах книги.

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Безмерны заслуги русской науки в создании и развитии атомистической теории, в раскрытии законов, господствующих в мире атомов.

Очень ценные мысли о природе атомов были высказаны Михаилом Григорьевичем Павловым — профессором Московского университета, воспитателем Огарёва и Герцена. Герцен посвятил Павлову в «Былом и думах» много тёплых слов, говоря о том, что лекции этого учёного способствовали развитию интереса к философии у слушателей.

Русский химик В. В. Марковников писал об этом замечательном учёном: «Едва ли мы ошибёмся, сказав, что в двадцатых годах Павлов по своим познаниям стоял неизмеримо выше всех московских химиков».

Павлов был одним из образованнейших людей своего времени. Преподавая в университете, он читал попеременно физику, технологию, лесоводство и сельское хозяйство. Однако всё же до самого последнего времени известность Павлова была неизмеримо ниже той, которую он заслужил своими трудами.

В 1934 году при исследовании архивов была найдена тоненькая тетрадка с надписью: «Записки профессора М. Г. Павлова». В ней излагалась созданная Павловым в 1819 году теория строения атомов. О том, что такая теория существовала, было известно из сохранившейся программы курса физики, который читал учёный.

Множество замечательных мыслей содержится в постулатах Павлова.

Перекликаясь с Ломоносовым, учёный пишет: «Движение доминирует в природе», «Ежели к сим произведениям подойти, так сказать, ближе, если будем проникать глубже сию совокупность видимого, то не можем не заметить, что сие нечто содержимое, издали кажущееся покойным, всё же находится в движении».

Во втором постулате содержится гениальное прозрение о том, что «природа света электрическая».

И, наконец, совершенно изумительны постулаты 5, 6 и 7. В них Павлов, предвосхищая современные представления о строении материи, утверждает, что строение атомов связано с электрическим зарядом.  {65} 

Михаил Григорьевич Павлов (1793–1840)

Развивая эту мысль, Павлов пишет: «Элементы имеют планетарное строение», и «Первый элемент построен из плюс и минус заряда». Зная теперь, что атомы действительно состоят из заряженных частиц и что первый элемент — водород — состоит из одного протона, заряженного положительно, и одного электрона, несущего отрицательный заряд, с изумлением читаем мы эти слова Павлова, написанные свыше века тому назад

Глубокие мысли высказал Павлов и о сущности химического сродства атомов. Размышляя над тем, почему атомы соединяются в молекулы, Павлов в своей работе «О полярно-атомистической теории химии» писал: «Тела состоят из частиц в весе постоянных, при химических соединениях не проницающих одна другую, но одна к другой присоединяющихся. Частицы сии означаются именем атомов». Когда атомы присоединяются друг к другу, продолжает Павлов, то «при сём возбуждаются противоположные электричества. А поелику химическое соединение совершается между атомами, то между ними же должно быть и возбуждение противоположных электричеств, и в сём состоит взаимное атомов одного на другое действие».

Гипотеза Павлова указывала на способность атомов «возбуждаться» при химическом взаимодействии в противовес гипотезе Берцелиуса считавшего, что атомы обладают постоянными электрическими заряда ми. Замечательное прозрение сути химического сродства, принадлежащее Павлову, позднее полностью подтвердилось. Имя Павлова, сделавшего первые шаги к познанию строения атома и сущности химического сродства, предвосхитившего идеи и Бора, и Резерфорда, и Томсона, достойно быть вписанным самыми крупными буквами в летопись физики. Стремясь объяснить способность атомов к соединению друг с другом, ученью создавали новые теории. Здесь учитывалась уже «ёмкостью атомов, то-есть способность их присоединять к себе определённое количество атомов других химических элементов. Эту «ёмкость» назвали валентностью. За единицу валентности приняли валентность атома водорода. В молекуле воды атом кислорода удерживает два атома водорода кислород, значит, двухвалентен. В молекуле соляной кислоты и водород и хлор соединяются атом на атом, следовательно, они одновалентны. В молекуле аммиака атом азота трехвалентен и т. д.

Но оказалось, что не у всех атомов валентность постоянна. Некоторые элементы, например цинк, ведут себя в одном соединении как двухвалентные, а в другом как четырёхвалентные. Сера встречается и двух-, и четырёх-, и шестивалентная. То же относится к хлору, железу и многим другим элементам. Этой изменчивости не могла объяснить ни одна  {66} 

Элементарные частицы

из существовавших тогда теорий. И вот другой русский учёный — А М. Бутлеров — гениально предвосхищает природу химической связи атомов.

«Быть может, не ошибётся тот, — писал он, — кто назовёт движением все явления химизма. Если наступит время, которое уяснит причинную связь между всеми видами этого движения, то явления химизма получат свою механическую теорию». И действительно, химическая связь с точки зрения современного учения о валентности объясняется в основном силами магнетизма являющимися в свою очередь, результатом движения частиц атомов электронов. Предвидение русского учёного восторжествовало.

Замечательные труды, раскрывающие тайны строения атома, создал русский учёный конца XIX века Борис Николаевич Чичерин.

Статьи Чичерина, в которых он изложил свои взгляды на строение атома, появились в 80-х годах XIX века в трудах Русского физико-химического общества. В те годы ещё не был открыт электрон, ещё не была известна радиоактивность. Атомы представлялись учёным какими-то неделимыми частицами.

Знаменитый английский физик Максвелл писал, например, что атом есть то, что нельзя рассечь пополам, «он близок к математической точке и, следовательно, не имеет никакой структуры».

Но Чичерин думал иначе. Он первый понял, что периодичность свойств элементов, открытая великим Менделеевым, свидетельствует о том, что различные атомы построены из каких-то одинаковых частиц. Чичерин первым увидел в таблице Менделеева замечательный ключ к познанию строения атомов. Математически анализируя эту таблицу, русский учёный, опередив на десятилетия современную ему науку, создал модель атома.

«Атом есть микрокосм, вселенная в малом виде, — утверждал Чичерин. — Каждый атом представляет собою подобие солнечной системы с центральной массой и сгруппировавшимися около неё телами». Центральная масса (ядро, по современной терминологии) — носитель положительного заряда, а вращающаяся вокруг неё «окружность» заряжена отрицательно. «Окружность» у Чичерина — это то, что мы называем теперь электронной оболочкой. С замечательной прозорливостью Чичерин провидел, что частицы, заряженные отрицательно, — электроны — должны обладать наибольшей подвижностью. Чичерин говорил и о том, что чем дальше расположен элемент в таблице Менделеева, тем больше у него орбит, по которым обращаются вокруг ядра внешние частицы атома.

Руководствуясь своей теорией строения атома, Б. Н. Чичерин пришёл к выводам, объясняющим химическое сродство элементов.

«Рассматривая совокупность химических соединений, — писал учёный, — мы находим, что все они образуются с участием периферических элементов». «Периферические элементы являются деятельным началом в соединениях». И действительно, химическое взаимодействие — это взаимодействие внешних, периферических частиц атома — электронов.

Чичерин различает у каждого элемента валентность центральную и периферическую (мы бы сказали сейчас положительную и отрицательную), но сумма валентностей во всех случаях равна 8. Так, азот соединяется  {67}  с тремя атомами водорода и пятью атомами кислорода; сера — с двумя атомами водорода и шестью кислорода; хлор — с одним атомом водорода и семью кислорода.

Введением понятия положительной и отрицательной валентности Чичерин опередил Лангмюра почти на четверть века.

Чичерин был далёк от мысли, что все вопросы строения вещества разрешаются его теорией, но считал, что система химических элементов, которою он руководствовался, «выражает собою основные свойства материи в их взаимной и необходимой внутренней связи. Других свойств материя не имеет и не может иметь. В этом громадная важность периодического закона».

Русский учёный первый взглянул на химию, как на науку, которая должна заниматься не только явлениями соединения атомов в молекулы, но и изучать процессы образования самих атомов. А такое изучение очень важно, ибо, по мысли Чичерина, «закон происхождения атомов, раскрываемый нам системой химических элементов», есть «закон образования самой материи, ибо вся известная нам материя имеет атомическое строение».

Труды Чичерина, создавшего теорию строения атома, поражают нас силой теоретического предвидения. На Западе первую модель атома попытался создать в 1903 году Д. Томсон. К этому времени физика уже располагала огромным опытным материалом об атомах Было открыто, что в их состав входят электроны и что атомы радиоактивных элементов самопроизвольно распадаются. И всё же Томсону не удалось создать удовлетворительной модели атома Томсон предполагал, что атом представляет собой положительно заряженный шарик, в толще которого располагаются электроны.

Несостоятельность модели Томсона была вскоре же установлена, и она была отброшена наукой.

Только в 1912–1913 годах в западной науке появилась планетарная модель атома, повторившая все основные черты модели, созданной Чичериным.

Почти в те же годы, когда Чичерин начал публиковать свои статьи, строением атома занялся ещё один русский учёный. Оторванный ог внешнего мира, томящийся в Шлиссельбургской крепости, учёный-революционер Николай Александрович Морозов независимо от Чичерина. Также пришёл на основании теоретических выкладок к планетарной теории атома, совпадающей в основных чертах со взглядами Чичерина. Учёный построил модели атомов всех элементов периодической таблицы Менделеева.

«Можно ли заключить, — писал он, — что атомы не распадаются никогда на более первоначальные частички при каких-либо иных космических условиях вроде тех небесных пожаров, которые обнаруживаются время от времени при спектральном исследовании внезапно вспыхивающих звёзд.

Конечно, нет! Есть много данных, что атомы химических элементов совершают свою эволюцию в бесконечной истории мироздания».

В своей книге «Периодические системы элементов», в главе «Возможно ли превращение одних элементарных тел в другие», Н. А. Морозов предсказал синтез химических элементов. Он указывал, например,

Превращение элементов.

на возможность синтеза атома серы из двух атомов кислорода; на возможность превращения двух атомов азота в атом кремния и другие.

«Таким образом, — писал он, — теория указывает на возможность синтезирования обычных атомов окружающей нас природы». Теория строения атома, созданная Н. А. Морозовым, помогла ему сделать ещё одно замечательное открытие в химии.

В 1870 году Менделеев указывал на то, что должны существовать те элементы, которые мы называем «благородными газами», но не предусмотрел места для них в своей таблице элементов. Если бы книга Морозова, которую он безуспешно пытался переслать из тюрьмы Менделееву, попала по назначению, то творец периодического закона увидел бы в ней нулевую группу химических элементов, которую он не изобразил в своей таблице. В сыром и тёмном шлиссельбургском каземате в 1883 году, задолго до открытия Рамзаем гелия и аргона, существование инертных газов предсказал русский учёный. Там, где теперь в таблице Менделеева поставлены гелии, неон, аргон и другие инертные газы, у Морозова были числа 4, 20, 40, 82 и т. д., показывающие теоретические атомные веса этих недостающих элементов.

Октябрьские события 1905 года раскрыли двери тюремной камеры, где в одиночестве 28 лет просидел революционер-учёный... 26 томов научных работ в области химии и астрономии, написанных в тюремном заключении, вынес он с собой на свободу.

РОЖДЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

С именем русского учёного Николая Николаевича Зинина связано открытие, положившее начало новой эпохе в химии.

В 1842 году в своей лаборатории в Казанском университете Зинин впервые осуществил синтез анилина — искусственно получил это органическое вещество, которое раньше добывали лишь из естественного красителя — индиго. Анилин был создан Зининым из каменноугольного дёгтя — отхода газовой промышленности.  {69} 

Николай Николаевич Зинин (1812–1880)

Первым шагом Зинина к получению анилина было извлечение из каменноугольного дёгтя лёгкой пахучей жидкости — бензола. Затем следовала та классическая реакция, которая вошла в историю науки под названием реакции Зинина. Она состояла из двух этапов Бензол сначала подвергался действию азотной кислоты. Происходило так называемое нитрование. Получалось промежуточное вещество — нитробензол. Затем на нитробензол действовали сероводородом. Происходила реакция восстановления. Молекулы нитробензола отдавали свои кислородные атомы сероводороду, получая от него взамен атомы водорода, и в колбе рождалось новое вещество — анилин, которое раньше создавалось только в лаборатории природы.

До Зинина химиками было получено искусственно всего лишь одно органическое вещество — мочевина. Большинство учёных просто не верило в возможность синтеза таких веществ. Видный шведский химик Берцелиус считал, что органические вещества — это продукты деятельности особой «жизненной силы» и возникают они лишь в живом организме.

Зинин развеял эти идеалистические взгляды. Универсальная реакция Зинина стала средством для создания сотен новых синтетических продуктов.

Реакция, которая сто с лишним лет назад была проведена русским химиком в небольшой колбе, ныне непрерывно идёт в гигантских аппаратах на многочисленных заводах всех стран мира. Анилин, добываемый в огромном количестве, используется многими отраслями промышленности.

Ведь анилин — это сырьё для получения всевозможных красок, фотографических препаратов, лекарственных веществ и других материалов. Открытие русского химика живёт в яркоокрашенных тканях, в прекрасных пластмассовых изделиях, в душистых веществах

Н. Н. Зинин был учителем целой плеяды замечательных химиков прошлого века. Среди них были В. В. Марковников, А. П. Бородин (знаменитый композитор). У Зинина учились химии и гениальный Менделеев и создатель учения о химическом строении вещества — Александр Михайлович Бутлеров.

Язык химических формул имеет огромное значение в науке. Он позволяет кратко и наглядно, одной строчкой, изобразить то, что потребовало бы многих страниц для объяснения словами. Этот язык одинаково понятен химикам всех стран.

В неорганической химии, имеющей дело с веществами, построенными сравнительно просто, достаточно отметить количественное соотношение элементов, входящих в соединение, и будет ясно, о чём идёт речь.

Изомеры — метиловый эфир и винный спирт. Разное строение молекул этих веществ определяет их различные физические свойства

Однако формулы, которыми пользуется неорганическая химия, для органической химии недостаточны. Здесь под одинаковой формулой могут скрываться несколько различных веществ с совершенно различными свойствами. Метиловый эфир и этиловый спирт, имея одинаковый состав молекул — по два атома углерода, по шести атомов водорода и по одному кислорода, — резко отличаются друг от друга своими свойствами.

Такие вещества, одинаковые по составу, но разные по свойствам, называются изомерами. Возможность существования их, как мы уже знаем, Ломоносов предсказал ещё в XVIII веке.

Первая пара изомеров была открыта в 1828 году. В дальнейшем обнаруживались всё новые вещества, одинаковые по составу, но разные по свойствам. Непонятно было, в чём же секрет различия их свойств. Как из атомных «кирпичиков» строятся различные молекулы? В чём причина удивительного явления изомерии?

Все эти вопросы разрешила структурная теория знаменитого русского учёного Александра Михайловича Бутлерова.

Бутлеров утверждал, что свойства вещества определяются характером взаимосвязей между атомами, образующими молекулы. Он показал, как, испытывая вещества физическими методами и изучая химические их превращения, можно установить строение их молекул. Русский химик опроверг взгляды многих западноевропейских химиков, среди которых были такие известные учёные, как Вертело, Жерар, Кольбе, полагавших, что наука никогда не даст ответа на вопрос, каким образом сгруппированы атомы в молекулах.

Два года излагал Бутлеров свою теорию на лекциях в Казанском университете, одновременно проверяя её опытами в лаборатории. Гениальному  {71} 

Александр Михайлович Бутлеров (1828–1886)

учёному его открытие казалось чем-то очевидным, простым и ясным. Он полагал, что мысль о зависимости свойств вещества от расположения атомов в молекулах давно известна всем, поэтому об этом нигде и не пишут.

В феврале 1858 года молодой учёный был приглашён на заседание в Парижское химическое общество. Слушая доклады и обмениваясь мнениями с иностранными учёными, он выяснил, что химикам совершенно неизвестны те понятия о химическом строении вещества, к которым пришёл он, и Бутлеров решил выступить с докладом о своей структурной теории.

На этом докладе присутствовали видные химики Кекуле, Коупер и Кольбе. Однако никто из них не оценил тогда всей важности того нового, что вносил в науку Бутлеров своей структурной теорией.

В 1861 году Кекуле издал учебник органической химии, в котором ни словом не обмолвился о теории Бутлерова. 19 сентября 1861 года Бутлеров выступил на 36-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере с докладом «О химическом строении вещества». Он подробно изложил свою теорию и указал способы выведения структурных формул изомеров. Учёный говорил: «Заключение о химическом строении веществ, по всей вероятности можно будет основать на изучении способов их синтетического образования, с другой стороны, впрочем, и аналитические реакции также могут служить для определения химического строения».

В 1804 году вышел учебник Бутлерова «Введение к полному изучению органической химии», в котором впервые в мире вся органическая химия была изложена в соответствии с теорией химического строения вещества.

В 1869 году эта книга была переведена на немецкий язык. О необходимости перевода писал из-за границы ученик Бутлерова В. В. Марковников. Он указывал, что в течение двухлетнего пребывания его а Германии многие известные химики задавали ему такие вопросы, которые Бутлеров давно освещал студентам на лекциях в своём курсе органической химии.

Месяцем раньше перевода книги Бутлерова в Германии вышла книга А. Кекуле «Об ароматических соединениях», в которой он, наконец, порвал со старым взглядом на строение вещества. Но, излагая структурную теорию, Кекуле не упоминал имени творца её — А. М. Бутлерова. Некоторые западноевропейские историки науки воспользовались этим для того, чтобы приписать приоритет открытия структурной теории своему представителю.  {72} 

Сравнительно легко сделать анализ вещества, определить, из чего оно построено. Значительно сложнее построить вещество вновь, осуществить синтез. Здесь уже надо знать не только, из каких атомов оно состоит, но и как эти атомы сложены в молекулы. Иначе учёный очутится в положении архитектора, который, имея кирпичи, балки, цемент, всё-таки не может построить сложное здание из-за отсутствия его проекта.

Величайшая заслуга Бутлерова в том и заключается, что он дал такой «проект» молекулярных построек, открыл для науки возможность строить вещество по заранее разработанному плану. «Можно ручаться за возможность синтетического получения каждого органического вещества», — писал Бутлеров ещё в 1864 году.

Будущее подтвердило справедливость мысли русского учёного. Созданная им теория химического строения вещества вот уже на протяжении десятилетий является неисчерпаемым источником открытий, имеющих как научное, так и промышленное значение.

Создатель знаменитой теории строения вещества первый применил её для решения проблем органического синтеза.

Ряд блестящих химических синтезов, проведённых Бутлеровым, вошёл в историю науки.

В 1861 году учёный задался целью создать в своей лаборатории сахаристые вещества, вырабатываемые растениями. Два года продолжалась работа.

Сначала Бутлеров получил формальдегид — первый продукт, который образуется в зелёном листе растения из углекислоты воздуха и воды. Затем с помощью тонких реакций он превратил формальдегид в сахаристое вещество.

Изомеры — бутан и изобутан

Созданный Бутлеровым метод превращения формальдегида в сахар применяется и сейчас. Он используется также при получении пластических масс — бакелита и галалита.

В 1859 году Бутлеров открыл способ искусственного получения широко известного сейчас лекарственного вещества — уротропина.

Руководствуясь своей теорией химического строения, Бутлеров синтезировал два новых вещества — изобутилен и пропилен. Сейчас изобутилен служит сырьём для выработки лучших сортов авиационного бензина, а пропилен используется для получения синтетического каучука, который не стареет и не окисляется в отличие от других видов натурального или синтетического каучука. Открытый Бутлеровым диизобутилен превращается сейчас в октан и применяется как антидетонационная добавка в бензин.

В 1884 году Бутлеров открыл реакцию,  {73} 

Владимир Васильевич Марковников (1838–1904)

которая получила сейчас промышленное применение в производстве синтетического глицерина.

Заглядывая вперёд, великий учёный предвещал новую фазу развития структурной теории — стереохимию. Он писал:

«Вряд ли можно присоединиться к мнению Клауса, что положение атомов в пространстве нельзя изобразить в плоскости бумаги, ведь математическими формулами выражается положение точек в пространстве, и можно надеяться, что законы, управляющие образованием и существованием химических соединений, найдут в своё время математическое выражение. Но если атомы действительно существуют, тогда я не понимаю, почему все попытки определения их группировки в пространстве, как это полагает Кольбе, должны быть тщетными, почему будущее нас не научит произвести такие определения». Стереохимия, изучающая такие изомеры, которые отличаются не только характером взаимосвязи между атомами, но и различным размещением атомов в пространстве, действительно была вскоре создана.

Великий химик считал, что атомы неделимы только известными учёным способами: «Их удастся разделить в новых процессах, которые будут открыты впоследствии», — писал он в 1885 году. Вскоре и это его предсказание сбылось.

Опережая науку своего времени, Бутлеров также предсказал существование изотопов — веществ, химически одинаковых, но отличающихся друг от друга атомным весом, — и изобаров — веществ, имеющих одинаковый атомный вес, но химически отличных друг от друга.

* * *

Молекулы соляной кислоты и воды.

Замечательным теоретиком и блестящим экспериментатором бутлеровской школы был Владимир Васильевич Марковников. Развивая теорию своего учителя, он создал учение о взаимном влиянии атомов в химических соединениях.

В 1869 году в своей диссертации «Материалы по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях» Марковников дал закон, управляющий процессом становления сложных органических соединений, и вывел на основе его ряд правил, объясняющих, почему возникают сложные ряды, цепочки и кольца атомов, обладающие такими разнообразными и интересными свойствами. Правила Марковникова позволяют предвидеть, какие соединения получатся в том или ином случае в результате химической реакции.

Одинаковые атомы водорода, входящие в состав различных химических веществ, в каждом из них имеют особый химический характер. В молекуле соляной кислоты, например, атом водорода под влиянием  {74} 

Молекулы метана и аммиака

хлора приобретает кислотный характер. В химических реакциях он легко замещается металлом. В молекуле воды атомы водорода связаны с кислородом и имеют уже другой характер, они могут замещаться только такими активными металлами, как натрий или калий. В молекуле аммиака, где водород находится под влиянием атома азота, свойство замещаться металлом почти пропадает. Наконец, водородные атомы в молекуле метана совершенно не замещаются металлами, но приобретают новую способность — замещаться хлором. В своих работах В. В. Марковников обнаружил закономерность, управляющую также поведением атомов.

Марковников доказал, что при соединении атомов в молекулы свойства атомов изменяются под взаимным воздействием. Наиболее сильно взаимное влияние атомов, непосредственно связанных друг с другом. Слабее — через посредство других. Зная это влияние, можно заранее предсказать, как будут вести себя в различных случаях составные части молекул.

Теория Марковникова научила химиков точно предсказывать течение химических реакций.

РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТЕЙ ИССЛЕДОВАНИЯ

В лабораториях современных химиков есть замечательные вещества — катализаторы. Свойства их поистине чудесны. Выходя из реакции неизмененными, катализаторы сильно ускоряют течение химических реакций.

Катализаторы могут быть и твёрдые и жидкие. Открытие жидких катализаторов связано с именем нашего академика К. С. Кирхгофа. В 1811 году Кирхгоф обнаружил, что серная кислота ускоряет процесс гидролиза крахмала.

Через 29 лет Н. Н. Зинин списал каталитическую роль твёрдого катализатора — цианистого калия. С тех пор всё чаще и чаще прибегают химики к помощи катализаторов при разрешении промышленных задач.

Особое значение в этой области имеют работы академика Н. Д. Зелинского. Множество новых катализаторов хлористый и бромистый алюминий, платина, палладий и другие, ряд новых каталитических реакций открыты Зелинским.

Уже десятки лет они широко применяются на заводах и у нас и за границей.

Велики заслуги Зелинского и в изучении практического применения адсорбции, то-есть способности активированного угля удерживать на своей поверхности различные вещества из газовой и водной среды. Впервые такая особенность угольного порошка была открыта и использована для очистки виннокаменной кислоты и для обесцвечивания окрашенных растворов нашим учёным Товием Егоровичем Ловицем в конце XVIII века.

В руках академика Зелинского уголь становится чудесным веществом. Газ ацетилен нельзя подвергать давлению, он взрывается уже при сжатии в 1,5 атмосферы. Если же произвести поглощение ацетилена углём, то сгущённый в угольных порах газ будет находиться под большим  {75} 

Николай Дмитриевич Зелинский

давлением, но взрыва не произойдёт. С помощью активированного угля академик Зелинский осуществил превращение ацетилена в бензол.

Замечательны работы Зелинского и в области создания синтетического каучука и искусственного бензина.

Работая над такими крупнейшими проблемами современной науки, как гидролиз белков и выяснение строения белковых молекул, деятельность которых лежит в основе всех жизненных процессов, Зелинский вместе со своими учениками разработал каталитические методы синтетического получения составных частей белка — аминокислот. Этими методами синтезировано около одной трети общего количества аминокислот, имеющихся в природе. Классические методы русского учёного используются в лабораториях химиков всех стран.

Многолетние исследования строения белковой молекулы, в которых Зелинский объяснил, на какие части распадается белковая молекула в организме и как она синтезируется в нём, были завершены учёным в 1947 году.

Впервые же теория строения белковых молекул была выдвинута Зелинским ещё в 1914 году, и сразу же на Западе она была принята в штыки.

Так, например, химик Абдергальден выступил в печати с грубыми и резкими выпадами против новой теории. Однако вскоре в немецкой печати появилась работа того же Абдергальдена, в которой он приписал себе метод Зелинского. Этот бессовестный ход был раскрыт и первенство в создании теории строения белковой молекулы признано за Н. Д. Зелинским.

«Химия часто одаряла меня величайшими наслаждениями познания ещё не разведанных тайн природы, — говорил Николай Дмитриевич Зелинский в своём обращении к молодёжи. — Она дала мне возможность послужить людям, облегчить их труд, избавить их от некоторых страданий, порой от гибели. Она помогла мне стать человеком не бесполезным для Родины Она определила тот путь, на котором мне удалось принести пользу в социалистическом строительстве и обороне Страны Советов»

Н. Д. Зелинским созданы сотни научных трудов. Десятки учёных с мировым именем, тысячи учеников, наконец, целая армия производственников многим обязаны этому замечательному учёному.

Вся жизнь его — непрерывное творчество, вдохновенное служение своему народу. Опубликовав свои первые груды ещё в те годы, когда жили и творили великие химики Менделеев и Бутлеров, Зелинский — старейшина советских химиков — до сих пор полон творческого горения.

{76}

Михаил Семёнович Цвет (1872–1919)

* * *

Мы восхищаемся учёными, когда они из естественных продуктов выделяют какое-либо новое химически чистое вещество. Не меньшего восхищения заслуживает и сам метод, с помощью которого стало возможным производить разделение таких родственных химических соединений, молекулы которых, заключая в себе свыше ста атомов, отличаются друг от друга лишь одним из них.

В 1903 году русский учёный Михаил Семёнович Цвет, изучая в своей химической лаборатории зелёное вещество растения — хлорофилл, разделил его на составные части: хлорофилл-а и хлорофилл-b. Для этого М. С. Цвет создал новый, физический метод. Учёный использовал адсорбционные свойства углекислого кальция.

С помощью бензина Цвет выделил хлорофилл из зелёного листа и медленно пропустил раствор через стеклянную колонку, наполненную кальцием. Окрашенный бензин, пройдя колонку, обесцветился, а хлорофилл адсорбировался на углекислом кальции, окрасив цилиндрическую колонку белого порошка в слои разного цвета. Вверху был бледножелгый слой, к нему примыкали два зелёных, значительно ниже — три жёлтых. Осторожно вынув после опыта колонку углекислого кальция, Цвет отделил ножом разно окрашенные слои друг от друга Потом растворителем вымыл из каждого слоя поглощённое вещество и произвёл анализ. В руках учёного были химически чистые виды хлорофилла.

Обычными химическими анализами того времени необычайно трудно и сложно было произвести такую тонкую «рассортировку» молекул хлорофилла. «Даже во сне химики не могли придумать того, — говорили крупные специалисты, — чтобы отделить компоненты сложной смеси, один от другого, с помощью ножа».

Своим методом М. С. Цвет не только сумел разделить хлорофилл, но и открыл возможность разделения смеси красителей и бесцветных веществ. Легко разделить различно окрашенные предметы, но попробуйте разделить смешанные вместе растворы нескольких красителей!

До Цвета никло даже не брался за выполнение такой задачи. Решение её стало возможным лишь после открытия нового чудесного метода.

Можно с уверенностью сказать, что многие современные производства, где получаются чистейшие препараты витаминов, гормонов, пенициллина и других веществ, были бы необычайно сложными, если бы не существовало способа разделения сложных химических веществ, открытого Цветом.  {77} 

«В русском городе, — пишет учёный Стрэн, — открыт новый, остроумный метод химического анализа, которому предназначено сказать влияние на жизнь человечества и всею живого мира».

На грани органической и неорганической химии возникло новое направление в науке — химия металлоорганических соединений, таких соединений, в которых атом металла непосредственно связан с атомом углерода.

Значительная часть элементов, встречающихся в природе, — металлы. С органическими веществами они дают соединения, имеющие громадное практическое значение. Многочисленные лекарства, антидетонаторы для авиационного бензина, яды против сельскохозяйственных вредителей, промежуточные продукты для большого количества синтезов в химической промышленности — вот область практического применения металлоорганических соединений.

Синтез новых веществ в лаборатории и на производстве с их помощью прост и экономичен.

Основу химии металлоорганических соединений заложил в 70-х годах прошлого столетия ученик Бутлерова А. М. Зайцев, осуществивший впервые синтез различных спиртов с помощью цинкорганических соединений.

Открытие русского учёного послужило толчком к использованию в синтезах и других металлоорганических соединений.

В лаборатории Зайцева в 1900 году молодой учёный, ныне извечный химик, А. Е. Арбузов осуществил первый синтез посредством магнийорганических соединений.

В 1908 году П. П. Шорыгин положил начало применению калий- и натрийорганических соединений. Реакции Шорыгина лежат сейчас в основе производства синтетического каучука. Академик Шорыгин известен также исследованиями высокомолекулярных соединений. Эти его работы положили начало промышленному получению ароматических веществ и искусственного волокна. Советская промышленность искусственного волокна обязана Шорыгину и тем, что он является воспитателем первых кадров, работающих в этой области.

Ряд классических работ в области металлоорганических соединений принадлежит академику А. Н. Несмеянову. Он впервые ввёл в практику синтеза кадмийорганические соединения. Ему же принадлежат исследования органических соединений олова и свинца. Несмеянов ввёл в науку также новый метод получения ртутноорганических соединении, которые открыли широкие возможности для разнообразных синтезов лекарственных веществ.

Группа советских учёных синтезировала новые, необычайно интересные соединения — кремнийорганические. Соединения эти настолько прочны, что они не разрушаются от химических воздействий и выдерживают температуру в 500°С при давлении в 100 атмосфер. Из них можно приготовлять жароустойчивые лаки, низкотемпературные смазочные масла. Пропитывая кремнийорганическнми соединениями различные вещества, можно создавать долговечные строительные материалы

Алексей Николаевич Бах (1857–1946)

* * *

Дыхание — необходимое условие существования живого организма.

Русские учёные В. И. Палладин и А. Н. Бах сняли покров тайны с этого сложного жизненного процесса.

В. И. Палладин посвятил много лет изучению проблемы дыхания. Он понимал, что от правильного объяснения процесса дыхания зависит нормальное развитие многих научных дисциплин. Организм — это не просто «печка», где сжигаются углеводы. Чисто количественное определение дыхания как «медленного горения», существовавшее в науке со времён Лавуазье, не удовлетворяло Палладина. Оно было односторонним и механическим. Русский учёный видел в дыхании качественно своеобразный процесс.

Многолетние работы Палладина дали совершенно новое решение вопросов. Он доказал, что окислением в процессе дыхания управляют ферменты — особые вещества живого организма, играющие в нём роль катализаторов. С их помощью в организме происходит разложение сложных веществ на простые. С их помощью производится и синтез сложных веществ, из простых.

Большая роль ферментов в процессе дыхания была доказана академиком Палладиным на следующем примере. В убитых замораживанием, нагреванием или механическим воздействием клетках растительных организмов продолжается ещё в течение некоторого времени выделение углекислоты и поглощение кислорода. Это ферменты воспроизводят процесс дыхания даже после того, как убиты жизненные свойства протоплазмы.

Весь свой колоссальный научный труд Палладии выразил в двух небольших формулах. Эти классические формулы дыхания, вошедшие во все физиологические руководства мира, показывают, что процесс дыхания состоит из двух частей. Сначала углеводы под влиянием ферментов распадаются на углекислоту и водород, причём последний тут же захватывается ферментами. Кислород в этой первой части процесса дыхания никакой роли не играет. Его очередь наступает лишь во второй части процесса, где действие его сводится к тому, что он восстанавливает активность ферментов — переносчиков, освобождая их от водорода. Водород, отнятый от ферментов, соединяясь с кислородом, образует воду.

Таким образом, углеводы окисляются не путём сжигания их кислородом воздуха, как это думали раньше, а путём отщепления от них водорода, который кислородом воздуха сжигается до воды.

Не сразу принял научный мир замечательное открытие Палладина.  {79}  Около двадцати лет шли в науке споры и дискуссии о процессе дыхания, и всё-таки теория, созданная русским учёным, восторжествовала.

Исключительно интересные открытия, развившие далее учение с дыхании, сделал академик А. И. Опарин. Он первый выделил в чистом виде распространённое в высших растениях химическое вещество — хлорогеновую кислоту. Она оказалась промежуточным катализатором в процессе дыхания растений. В живых клетках теперь найдены и другие катализаторы, в том числе аскорбиновая кислота, известная как витамин С. Наряду с этим открыты и изучены многочисленные ферменты. Такое разнообразие промежуточных катализаторов и ферментов объясняется тем, что дыхательный процесс возник на сравнительно поздних этапах эволюции живой материи. А отсюда и различающиеся своими деталями дыхательные органы у различных представителей живого мира вырабатывают и различные ферменты.

Биохимия — так называется наука, занимающаяся химией жизненных процессов, — зародилась на грани соприкосновения химии и физиологии. Работы русских учёных — в области физиологии растений В. И. Палладина и в области химии азотистых веществ живого организма В. С. Гулевича — были первыми ростками новой науки. Окончательно утвердил и оформил её в конце прошлого столетия гениальный учёный Алексей Николаевич Бах.

В те времена, когда считалось, что органические вещества создаются только живыми организмами, задачи биологической химии сводили к пассивному изучению химического состава живой материи, из которой построены клетки.

Бах рассуждал по-иному. Биохимия изучает не вещество, — это задача органической химии, а химические процессы, протекающие в живых клетках. В них в результате процесса дыхания происходит разложение сложных веществ на простые, выделившаяся же энергия поддерживает жизненно необходимые химические процессы в организме. Таким образом, химические процессы и связанные с ними превращения энергии лежат в основе главнейших жизненных явлений. Изучение этого и составляет предмет биохимии.

При мышечном сокращении механические процессы тесно переплетаются с химическими. Деятельность нерва также сопровождается химическими реакциями. Концы его выделяют специфические вещества — адреналин, ацетилхолин.

Особенностью химических процессов в организме, как доказали Палладин и Бах, является то, что они протекают при обыкновенной температуре с помощью ферментов.

Одной из важных вех в истории биохимии была работа А. Н. Баха об усвоении углекислоты растениями. Мы знаем, что А. М. Бутлеров показал, как под воздействием щёлочи формальдегид превращается в сахаристое вещество. После этого немецкий учёный Байер создал свою гипотезу об усвоении углекислоты хлорофильными растениями. По теории Байера свет и хлорофилл расщепляют молекулу углекислоты на окись углерода и кислород. А окись углерода потом восстанавливается водородом в формальдегид.

Но гипотеза Байера, признанная тогда наукой как наиболее вероятная, была сменена теорией молодого русского учёного А. Н. Баха.  {80} 

В 1893 году он писал: «Если основные принципы ассимиляции углекислоты, которые выдвигает гипотеза Байера, не вызывают сомнений, то объяснение, которое она даёт химическому механизму этого явленна, совершенно неудовлетворительно».

А. Н. Бах по-новому объяснил ассимиляцию углекислоты зелёными растениями. Окислительно-восстановительная реакция, протекающая за счёт элементов воды, даёт возможность одной молекуле углекислоты соединиться с двумя атомами водорода и образовать формальдегид. Две другие молекулы углекислоты с остатком молекулы воды — гидроксилом — дают надугольную кислоту, которая является источником выделяющеюся молекулярного кислорода.

Объяснив процесс, лежащий в основе образования органических веществ в природе, теория Баха в то же время показала, каким образом растения, используя солнечную энергию и питательные вещества почвы, создают молекулярный кислород и «пополняют» им нашу атмосферу.

А. Н. Бах раскрыл также тайну процесса, обратного ассимиляции, — расщепления органических веществ в живой клетке организма.

Органические вещества — углеводы, белки, жиры — внутри организма окисляются до углекислоты и воды. Но вне организма окисление этих веществ может итти лишь при высоких температурах, исключающих возможность жизни. Как же совместить столь противоречивые данные?

А. Н. Бах считает, что молекула кислорода, за счёт которого происходит окисление органического вещества, не распадается на атомы, в ней разрывается лишь одна связь, но целостность молекулы сохраняется. Получается активизированный кислород, который с окисляемым телом образует перекись.

Перекисная теория, созданная А. Н. Бахом полвека назад, сыграла выдающуюся роль в решении ряда научных и хозяйственных проблем.

Бах и его ученики показали, что в основе многих производственных процессов лежит ферментативное превращение сырья в готовый продукт. Эти работы Баха и его школы выросли в новый раздел науки — «техническую биохимию».

При помоле зерна, скручивании чайного листа, затирании солода, раздавливании виноградной ягоды, сушке табака и т. д. разрушаются живые ткани сырья, но заключённые в нём ферменты сохраняются в активном состоянии. И именно они обусловливают те химические изменения, которые происходят в созревающем тесте, пивном заторе, ферментирующемся табаке, чае...

В течение многих веков производство вина, табака, чая основывалось на рецептах, полученных из практики. Сущность же процессов, происходящих при изготовлении этих продуктов, оставалась неизвестной. Раскрыв тайну изменений чая, табака, винограда при их переработке, умение Баха помогло разрешить ряд важных практических задач.

Известно, что чем старее вино, тем оно лучше. Но старение вина требует многих лет. Академик А. И. Опарин открыл, что небольшое количество окислительного фермента пероксидазы, добавленного в вино, сильно сокращает время его старения, не снижая качества вина. То, что требовало многих лет, производится теперь в течение нескольких недель или месяцев.  {81} 

Очень эффективным оказалось использование ферментов при переработке табака и чая. Руководствуясь теорией Баха, советский учёный Смирнов определил наилучшие условия влажности, температуры, интенсивности воздухообмена и указал, как управлять процессом томления табака. Теперь способ Смирнова широко используется нашей промышленностью.

Работы академика Опарина и других советских учёных раскрыли суть превращений, происходящих в чайном листе во время его переработки. Эти работы легли в основу получения высококачественного чая.

Замечательных результатов достигли советские учёные и в области хлебопечения, где ферментативные процессы используются для оценки качества муки, улучшения хлебопекарных свойств её и т. д.

Изучение ферментов привело к необычайно важным последствиям. Наукой были открыты «двери» в мир растительных организмов. А это позволило вмешиваться в природу растений, переделывать её.

Целый ряд свойств различных растений — их урожайность, сахаристость, скороспелость, устойчивость к морозу и засухе — регулируется теперь направленным действием ферментов.

Чрезвычайно важное свойство ферментов открыл академик А. И. Опарин. Оказывается, один и тот же фермент, находясь в живой клетке, может и разрушать и созидать органическое вещество. Если он находится в протоплазме, как в растворе, то он действует разрушающе, если он находится в связанном состоянии на уплотнённых частях протоплазмы, то он действует созидающе.

Недалеко теперь и то время, когда в руках советских врачей ферменты превратятся в могучее целебное средство.

Ферменты вырабатываются в организме эндокринными железами. Активность их не всегда одинакова. Понижение её влечёт за собой болезненные последствия. Предполагают, что витамины являются темп веществами, которые повышают активность ферментов. Это своего рода катализаторы катализаторов. Будучи определённым химическим соединением, различные витамины воздействуют только на определённые ферменты. Вот почему в ослабленный организм требуется вводить разнообразные витамины, чтобы каждый из них возбуждал определённый фермент.

Советские биохимики достигли выдающихся успехов и в области изучения витаминов найдены способы сушки овощей, при которых сохраняются в них все витамины, открыты новые виды сырья для производства витаминов; изучена сфера применения витаминов в лечебном деле и создано производство синтетических витаминов.

Биохимия родилась и выросла в нашей стране. Советская биохимия занимает ведущее положение в мировой науке.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ХИМИЯ

В XVIII веке молекулы веществ, получаемых химиками, состояли самое большее из 10–15 атомов. Это были несложные «постройки» селитры, соды, кислот.

В начале XIX века «строительная» техника химиков позволила делать  {82} 

Алексей Евграфович Фаворский (1860–1945).

«многоэтажные» молекулы красителей, лекарств и взрывчатых веществ. Это были постройки уже из ста и более атомов.

После же того как А. М. Бутлеров создал теорию строения вещества, а Д. И. Менделеев дал таблицу элементов этих «строительных» материалов химии, у химиков открылись неограниченные возможности для возведения сооружении особой сложности.

В конце XIX века и особенно в XX веке созданы классические образцы химической «архитектуры».

Исследователи подробнейшим образом изучали «архитектуру» природных веществ и после этого составляли проекты для постройки их искусственным, химическим путём.

Создан искусственный шёлк, возведены громаднейшие молекулы «каучукового здания».

Построены химические небоскрёбы из нескольких тысяч атомов — молекулы пластических масс.

Много сделали для развития промышленной химии русские учёные.

Алексей Евграфович Фаворский — один из талантливейших учеников Бутлерова — вошёл в историю химии как создатель промышленных способов получения ароматических веществ, синтетического каучука и пластических масс.

Значительная часть научной деятельности Фаворского протекала в дореволюционное время, когда в России не было развитой химической промышленности. Многие его открытия, имеющие большую практическую ценность, были заимствованы иностранцами и использованы в промышленности других стран.

В 1906 голу Фаворский опубликовал свою работу о получении универсального растворителя — диэтиленового эфира. Вскоре по способу Фаворского этот растворитель стал производиться в Америке.

В том же году была издана работа Фаворского об открытом им способе получения изопрена — вещества, из которого в растениях-каучуконосах образуются молекулы каучука. Царская Россия не сумела использовать этого открытия, зато им заинтересовались на Западе. По методу Фаворского немецкий промышленник Мерлинг осуществил производство синтетического каучука.

Более 30 лет назад Фаворский открыл способ получения простых виниловых эфиров, который лёг потом в основу производства синтетических смол. Смолы, созданные Фаворским, это не родственники древесной или каменноугольной смолы. Это совершенно новые вещества, из которых вырабатываются лаки, плёнки, клеящие вещества, искусственный шёлк и различные пластические массы. Сейчас производство этих продуктов необычайно широко развито во всём мире.  {83} 

Пластические массы, полученные из синтетических виниловых смол, имеют большую химическую стойкость, малую растворимость и совершенно ничтожную водопоглощаемость.

Виниловая пластмасса может перерабатываться в изделии штампованием. Шприцеванием из неё получают трубки, стержни, литьём под давлением — различные детали машин, вытяжкой — волокна и плёнки.

Прозрачные плёнки из виниловых смол прекрасно окрашиваются в различные цвета. Изготовленные из них плащи и накидки легче и лучше резиновых. Такой плащ на дожде не теряет крепости и не изменяет формы

Волокна, полученные из виниловой смолы, перерабатываются в ткани, через которые можно фильтровать кислоты и щёлочи, — виниловая ткань не боится этих сильно действующих химических веществ.

Ленты из винилового волокна применяют в подшипниках в качестве сальниковой набивки — она не требует наполнителей и выдерживает температуру от –15° до +90° С

Ещё в 90-х годах прошлого столетия Фаворский открыл замечательный способ превращения химического вещества дихлоркетона в кислоты акрилового ряда В наше время это открытие легло в основу промышленности некоторых видов пластических масс. Прозрачные пластмассы — знаменитая прозрачная броня, защищавшая наших лётчиков и танкистов во время войны, — родились в лаборатории А. Е. Фаворского.

Там же родились химические продукты для синтеза душистых веществ (линалоол) и другие.

Применяя одну из реакций Фаворского, его ученик профессор И. Н. Назаров приготовил карбинольный клей. Этот клей склеивает что угодно так прочно, что при разрыве склеенная деталь скорее ломается в каком-то другом месте, а не там, где склеено. Этот клей можно применять при монтаже мелких детален, приклеенные, они держатся лучше, чем привинченные. Карбинольный клей — хороший изолятор, что обеспечивает ему широкое применение в электротехнике При восстановлении разрушенных немцами радиостанций, телефонных и электростанций карбинольным клеем склеивались разбитые высоковольтные изоляторы, распределительные щиты, приборы...

Из школы Фаворского вышло много выдающихся учёных. В истории химии ярко сияет имя ученика Фаворского — знаменитого С. В. Лебедева, создателя синтетического каучука.

История создания синтетического каучука — история долгая.

Ещё в прошлом веке в продуктах сухой перегонки каучука был обнаружен жидкий углеводород, названный изопреном; однако производить каучук из изопрена, добытого из каучука же, было бы бессмысленно.

Когда с помощью теории Бутлерова открылась дверь в невидимый мир «архитектуры» вещества и химики узнали строение изощрена, они попытались получить изопрен из других продуктов. Химик Тильден получил изопрен из скипидара и даже превратил его в каучук, но стоимость  {84}  одного только изопрена оказалась в десятки раз больше стоимости натурального каучука.

В 1910 году русский химик И. Л. Кондаков открыл способ превращения в каучукоподобное вещество другого углеводорода, так называемого диметилбутадиена. В войну 1914–1918 годов это русское открытие было использовано немцами. На построенном в Ливеркузене заводе до конца войны было выработано около 2 тысяч тонн синтетического каучука, стоимость которого в 20 раз превышала стоимость натурального. Но у немцев не было другого выхода. У них не было плантации гевеи, из которой добывают каучук, а отсутствие каучука означало проигрыш войны.

После войны завод сразу же был закрыт.

Многие крупные учёные работали над синтезом каучука. Однако окончательно решил эту грандиознейшую проблему только выдающийся русский учёный С. В. Лебедев.

По предложению Фаворского Лебедев начал заниматься кругом вопросов, связанных с получением синтетического каучука, ещё в 1907 году. В этом направлении учёный работал до конца своей жизни.

Разные растения вырабатывают в себе углеводород — изопрен. На юге они превращают его в млечный сок, содержащий каучук, а на севере — в липкие, пахучие смолы. Изопрен, из которого в растениях строится молекула каучука, в заводских условиях получить трудно и дорого.

Поэтому С. В. Лебедев не стал подражать природе, а пошёл своим путём. Процесс, происходящий в лаборатории природы, взят был им лишь как руководящий принцип. Упорные поиски привели Лебедева к гениальному открытию. Он нашёл, что углеводород бутадиен (он называется также и дивинилом) также может превращаться в каучук. В 1908 году Лебедев впервые получил бутадиеновый каучук. Но это было только началом пути к подлинному созданию синтетического каучука. Одно дело лаборатория, другое дело завод, где необходимо учитывать большие масштабы производства, достаточную его экономичность и т. д. Чтобы разработать способ получения синтетического каучука в заводских условиях, нужны были опыты, опыты и опыты.

Работы С. В. Лебедева, несмотря на их ценность и оригинальность, не нашли поддержки в царской России. Только при советской власти на их развитие были отпущены крупные средства. В 1926 году был объявлен конкурс на лучший способ получения синтетического каучука, в котором принял участие и С. В. Лебедев с группой своих учеников. Трудности были велики. Первые опыты сопровождались неудачами. Но настойчивость, целеустремлённость и умение отличать главное от второстепенного привели Лебедева к победе. Из двадцатилетнего опыта выкристаллизовался первый в мире, экономически оправданный промышленный способ производства синтетического каучука.

Выращенный в стеклянных пробирках каучук отвечал условиям конкурса.

Теперь требовалась производственная проверка.  {85} 

Сергей Васильевич Лебедев (1874–1934)

На построенном в Ленинграде опытном заводе процесс был перенесён из стекла в металл, из лабораторной посуды — в заводские аппараты. Вскоре первые промышленные изделия из синтетического каучука блестяще выдержали выпускной экзамен.

В 1931 году в Ярославле, на пустыре, где раньше только рос чертополох, со сказочной быстротой появились корпуса завода синтетического каучука, а через 11,5 месяца была выдана первая партия каучука. Следом были пущены ещё два крупных завода — в Воронеже и Ефремове.

Известно, какую громадную роль сыграло личное руководство товарищей И. В. Сталина и С. М. Кирова в развитии промышленности синтетического каучука в Советском Союзе В результате этого СССР стал первым в мире государством, создавшим промышленность синтетического каучука.

Победили знание, воля, труд. Победила советская система.

* * *

Нефтью пользовались многие народы на протяжении не одного тысячелетия, она служила для освещения, для отопления, ею далее лечились. Но переработка нефти и использование ценнейших продуктов, которые при этом получаются, для технических целей начались сравнительно недавно.

В современной нефтеперерабатывающей промышленности различают три совершенно различных метода переработки нефти перегонка, крекинг и пиролиз.

Перегонка нефти — это физический метод разделения нефти на составные части путём их испарения и последующего сжижения. Молекулы составных веществ при этом остаются неизменными

На советских заводах опилки превращаются в ценнейший продукт — синтетический каучук.

Физическое состояние органического вещества зависит от величины молекулы

Крекинг нефти — это химический метод переработки. Большие молекулы составных веществ нефти во время крекинга под влиянием высокой температуры, давления и катализаторов разрываются на мелкие молекулы. Крекинг преследует цель получения из нефти более ценных продуктов за счёт разукрупнения молекул.

Пиролиз нефти также химический метод. Он отличается от крекинга, при котором молекулы только разрываются, тем, что при пиролизе в результате действия более высокой температуры происходит образование из осколков молекул новых ценных продуктов.

Русские инженеры и русские учёные первые создали аппаратуру и методы переработки нефти.

В 1823 году Василий Дубинин вместе со своими братьями на построенном возле Моздока нефтеперегонном заводе получил керосин в производственном масштабе. Сохранились чертежи аппаратов и описание способа производства на этом первом в мире керосиновом заводе. Несмотря на это, в Германии считали, что первым выделил керосин из нефти немецкий учёный Рейхенбах, хотя работа его относится к 1830 году да и произведена она была лишь в лабораторном масштабе.

Д. И. Менделеев предложил в 1870 году конструкцию непрерывно действующего аппарата для перегонки нефти. Фирма «Нобель» использовала это изобретение, даже не обмолвившись об его настоящем авторе.

Русские учёные указали также пути превращения нефти в более ценные сорта искусственного жидкого топлива.

Инженер Владимир Григорьевич Шухов, которого весь мир знает как талантливого конструктора и механика, создал в 1890 году такой метод перегонки нефти, при котором можно было получить из неё значительно большее количество керосина и бензина, чем его добывали при обычной перегонке.

На первый взгляд это звучит парадоксально получать из нефти бензина больше, чем его в ней находится!

Обычная перегонка нефти при температуре 150–220°С даёт до 20 процентов бензина. Если же перегонку вести в специальном аппарата В. Г. Шухова при большом давлении и повышенной температуре, то количество отгоняемого бензина будет значительно больше. Часть сложных, больших молекул нефти при таком сильном воздействии расщепляется на более мелкие. А из таких молекул как раз и состоит бензин.

Изобретение Шухова было перехвачено Америкой, где оно нашло очень широкое распространение. Несколько лет спустя русское открытие вернулось на родину, но уже с английским названием — «крекинг» (от слова — расщеплять).

Русским способом расщепления нефти пользуются сейчас во всём мире.

Американцы подсчитали, что если бы не было «крекинга», то за последние 20 лет им пришлось бы добыть в два раза больше нефти, чтобы получить то же количество бензина.

Что же происходит с нефтью при обработке её по способу Шухова? Как изменяется при этом химическое строение её составных частей?

Многие знают о существовании газа метана. В его молекуле один атом углерода удерживает при себе четыре атома водорода. Если же у двух метановых молекул оторвать по одному, а у трёх молекул по два

При повышенных температуре и давлении молекула твёрдого вещества — парафина — расщепляется на две молекулы жидкого горючего

атома водорода и освободившимися связями соединить их в цепочку, то при нормальной температуре это будет ужо не газообразное, а жидкое вещество — пентан.

То, что мы называем газолином, есть смесь двух веществ. Молекулы одного из них — пентана — состоят, как мы уже знаем, из пяти метановых звеньев, другого — из шести. Бензин представляет собой смесь трёх веществ: их цепочкообразные молекулы состоят из шести, семи и восьми метановых звеньев.

Керосин же представляет собою смесь веществ с более длинными молекулами. А смесь веществ с ещё более многозвеньевыми молекулами есть смазочные масла. Начиная с молекулы, образовавшейся из 14 метановых звеньев, вещества при обычной температуре находятся уже в твёрдом состоянии — это так называемые парафины. Первые парафины, состоящие из молекул с 14–17 звеньями, мягки, как масло, — это вазелин. Чем крупнее молекула, тем твёрже становятся парафины. Каменноугольная смола, смесь самых крупных молекул метанового ряда, тверда как камень. Величина отдельных молекулярных цепочек достигает здесь уже многих десятков звеньев.

В специальном аппарате, сконструированном Шуховым, под воздействием температуры и давления молекула вазелина разрывается пополам. Она превращается при этом в две молекулы бензина. Шуховский метод расщепления крупных молекул нефти позволил увеличить выход бензина из одного и того же количества нефти. В 1909 году из одной тонны нефти получали лишь 110 килограммов бензина, а в 1930 году — 470 килограммов, то-есть в четыре с лишним раза больше.

Однако расщепление молекул по всегда происходит точно посредине. Они могут разрываться и у края, образуя газообразные молекулы, состоящие из одного, двух, трёх или четырёх звеньев. Молекулярные цепочки под воздействием температуры и давления могут замкнуться в кольца. Мелкие молекулы, образующиеся при расщеплении, срастаются иногда снова в более крупные. Но химики научились управлять процессом расщепления так, чтобы всегда получать то, что нужно. При повышенной температуре и атмосферном давлении разрыв молекул происходит и у краёв, тогда наряду с бензином образуется газ. При повышенном давлении молекулы рвутся преимущественно в центре, тогда увеличивается выход бензина.

Новую страницу в историю крекинг-процесса вписал академик Н. Д. Зелинский.

Осенью 1918 года, когда Кавказ был отрезан от молодой Советской республики и на учёте была каждая бочка авиационного бензина, Николай Дмитриевич Зелинский разработал метод получения авиационного бензина из отходов нефти с помощью катализатора. По этому методу на заводе «Фосген» соляровое масло и керосин перерабатывали в  {88}  авиационный бензин. Позднее по методу академика Зелинского производили авиационный бензин и в Америке.

Метод Шухова и Зелинского открыл возможность получать бензин не только из отходов нефти, но и из сланцев, из низкосортного угля и другого малоценного топлива.

Новый способ переработки нефти — пиролиз — создал русский учёный Александр Александрович Летний, автор книги «Сухая перегонка битуминозных ископаемых» — первого учебника по нефтяному делу.

Нефть при высокой температуре выделяет горючие газы. В 1870 году этим нефтяным газом освещались Киев, Казань и другие города. Газ получался пропусканием нефти или нефтяных остатков через накалённые реторты. При добывании «нефтяного газа» оставался дёготь. И вот исследованием этого дёгтя занялся А. А. Летний. В его работе «Исследование продуктов древесно-нефтяного газа», опубликованной в 1877 году, говорится о том, что если дёготь вторично пропустить через накалённые железные трубы, то в нём образуются новые продукты, которых не было раньше ни в нефти, ни в дёгте — бензол, толуол, ксилол, нафталин, антрацен и другие.

Химическая сущность этого процесса, называемого пиролизом, — это превращение с помощью высоких температур нитевидных молекул нефти или дёгтя в молекулы-колечки, которых в натуральной нефти очень мало.

Большинство продуктов, получаемых при пиролизе нефти, являются ароматическими веществами, поэтому пиролиз нефти называют также ароматизацией нефти.

Открытый А. А. Летним пиролиз нефти является в наши дни одним из важнейших способов переработки нефти.

В 1885 году продукты пиролиза нефти — бензол, нафталин и антрацен — с русского завода инженера Рагозина продавались на нижегородской ярмарке и вывозились за границу. Спрос на все эти продукты тогда необычайно возрос, так как они служили материалом для получения по методу Зинина красителей, лекарственных, ароматических и взрывчатых веществ.

Русские исследователи продолжали непрерывно работать над улучшением процесса пиролиза и над увеличением количества получаемых ароматических углеводородов.

В 1890 году инженер Никифоров, работая в лаборатории Зелинского, принимавшего деятельное участие в изучении пиролиза, открыл, что повышенное давление способствует ароматизации нефти. Он сконструировал специальную реторту и взял на неё патент.

В начале 1900 года около города Кинешмы был пущен завод, на котором получались ароматические углеводороды по способу Никифорова и вырабатывались из них нитробензол, анилин и другие продукты.

Синтез молекул жидкого горючего

Три основных способа переработки нефти — перегонка, пиролиз и крекинг, родившиеся в прошлом веке в России, — легли в основу нефтеперерабатывающей промышленности во всём мире. Один из основных продуктов переработки нефти — бензин — имеет, как мы знаем, огромное значение для авиации.

Однако с этим необходимым продуктом не всё шло гладко.

До тех пор пока скорость самолёта была не больше 100–120 километров в час, бензин прекрасно исполнял свою службу.

С дальнейшим увеличением скорости мотор «заболевал» На самом лучшем авиационном бензине, который даёт энергии больше, чем какое-либо другое топливо, прекрасно горит, не оставляя золы и сажи, мотор вдруг отказывался работать

Оказалось, что при больших давлениях и температурах часть молекул бензина расщепляется на мелкие, которые не выдерживают условий сжатия в цилиндрах мотора и взрываются раньше времени. Встал вопрос о создании нового авиационного бензина — синтетического. Научные основы для этого имелись в многочисленных трудах академика Н. Д. Зелинского.

Ещё в прошлом веке крупным русским химиком В. В. Марковниковым, исследовавшим бакинскую нефть, было найдено, что она состоит главным образом из циклических углеводородов — нафтенов, веществ, молекулы которых построены не цепочками, а кольцами.

В конце прошлого века академик Зелинский создал первое химическое соединение, входящей в состав нефти. Нитевидную молекулу углеводорода он замкнул в кольцо и получил химически чистый нафтен.

Всего Николай Дмитриевич Зелинский синтезировал 25 нафтенов. Созданные им методы легли в основу получения синтетического бензина.

Синтетическая пища для авиамоторов — это в полном смысле производственное чудо. Поднялась мощность моторов. Увеличилась дальность полёта. Возросла скорость.

Среди продуктов, получаемых из нефти, есть знакомое всем по названию вещество — парафин. Название своё он получил от латинских слов «парвум аффинис», что значит мало деятельный. Под этим названием в химии объединён целый ряд углеводородов метанового ряда, в который входят также вазелин, парафин, горный воск. Все попытки химиков расшевелить эти недеятельные вещества были тщетны. Они не вступали ни в какие соединения. За это их и назвали химическими «мертвецами».

За воскрешение этих веществ взялся русский химик Михаил Иванович Коновалов. В качестве «живой воды» была использована азотная кислота.

Занимаясь исследованиями нефти, Коновалов видел, что в газообразных продуктах переработки нефти содержится много парафиновых углеводородов, являющихся «отбросами» промышленного производства. И вот в 1889 году, работая с этими «отбросами», Коновалов нашёл, что азотная кислота при нагревании превращает их в гак называемые нитропарафины, обладающие значительной химической активностью. Получив новые химические продукты, необходимые для синтеза многочисленных веществ, Коновалов «воскресил» парафины к химической жизни.  {90} 

Советские химики превращают древесные опилки ценные продукты

Значение этого открытия было так велико, что реакция эта так и вошла в историю науки под названием «реакции Коновалова».

Реакция Коновалова позволила использовать отходы, составляющие в газах переработанной нефти от 45 до 75 процентов, и тем самым послужила в наше время развитию совершенно новой отрасли промышленности.

По методу Коновалова вырабатывается сырьё для производства синтетического каучука, пластических масс, синтетических красителей, синтетического волокна, взрывчатых и лекарственных веществ, ядовитых веществ для борьбы с вредителями сельского хозяйства, растворителей и для целого ряда других важных продуктов.

В результате применения реакции Коновалова только за последние 10 лет развилась новая отрасль промышленности — производство жирных кислот.

Все мучнистые вещества — мука, рис, пшено, а также такие овощи, как картофель, — в основном состоят из крахмала.

Русский академик К. С. Кирхгоф открыл в 1811 году, что при нагревании с разбавленными кислотами крахмал превращается в сахаристое вещество — глюкозу. Процесс этот называется гидролизом. Константин Кирхгоф сразу увидел в своём открытии большие практические возможности и разработал технологический процесс получения патоки и кристаллической глюкозы.

Вскоре уже работали первые заводы крахмало-паточной промышленности. А её развитие, в свою очередь, поставило перед химической наукой новую интересную задачу — превращение древесины в сахаристые вещества.

Образование сахаристых веществ в растении происходит по следующей схеме. Из шести молекул формальдегида, самого простого углевода, образующегося в зелёном листе, строятся простые сахаристые вещества, такие, как виноградный сахар, или глюкоза, и фруктовый сахар — фруктоза.

Если глюкоза и фруктоза соединяются вместе, то образуется сахароза, тот сахар, с которым мы пьём чай.

Из двух простых сахаристых веществ построен и солодовый сахар, из трёх — ещё более сложное сахаристое вещество — рафиноза и т. д.

Но чем больше укрупняется сахарная постройка, тем меньше остаётся в ней сладости. Самый сладкий фруктовый сахар — фруктоза. Именно ему обязан мёд своей сладостью. Рафиноза, построенная из трёх простых сахарных кирпичиков, уже почти не имеет сладости. Готовая продукция, которую вырабатывает зелёный лист, — это состоящий из больших сахарных молекул крахмал. Растение складывает ею в своя запасные пищевые склады или использует на расширение и ремонт своего организма.

Другой сложной сахарной постройкой является целлюлоза. Из неё растение строит свой скелет.

Простые сахара растворяются в воде, а построенные из них крахмал и целлюлоза не растворяются. Это очень важно для растения, так как иначе всё тело его и скелет растаяли бы от первого дождя.

Разрушить скелет растения и превратить его твёрдое несладкое тело  {91}  с помощью гидролиза в сахаристые вещества — вот задача, которую поставили перед собой советские учёные ещё в 1931 году. Сейчас эта задача осуществлена в крупном производственном масштабе.

На лесопильных заводах скапливались раньше целые горы опилок, до того захламлявших территорию, что приходилось изобретать специальные мусоросжигательные печи для их уничтожения.

Отходы, от которых не знали, как избавиться, сейчас представляют собой ценное сырьё для гидролизной промышленности. На её заводах уже несколько лет отходы древесины превращаются или в пищевые продукты — древесный сахар, белковые и жировые питательные дрожжи, или в техническое сырьё — спирт, глицерин, фурфурол и другие, на которые раньше расходовались картофель и хлеб.

При выработке спирта одна тонна опилок нормальной влажности заменяет тонну картофеля или 300 килограммов зерна и даёт 650 килограммов сахара или 370 литров спирта.

Один небольшой лесопильный завод, оборудованный 2 пилорамами, может за год обеспечить опилками производство миллиона литров спирта.

Сотни миллионов тонн растительных отходов — соломы, мякины, шелухи, зёрен — остаются ежегодно в сельском хозяйстве. Наши учёные Н. А. Сычёв, Н. А. Четвериков и академик А. Е. Порай-Кошиц нашли применение и этим отходам. Из одной тонны сухой соломы получают теперь до 150 литров спирта.

* * *

Замечательный путь прошла русская химия — наука, созданная трудами Ломоносова, Менделеева, Бутлерова, Зинина, Марковникова и многих других выдающихся учёных. В мрачные времена царизма эти люди самоотверженно боролись за создание передовой науки и добились, как мы видели, огромных побед.

Полного же расцвета химическая наука достигла лишь в Советской стране. В царской России химической промышленности практически не существовало. В Советской стране создана могучая химическая промышленность.

В сотнях научных институтов, в вузах, в заводских лабораториях советские учёные неустанно развивают химию, обогащают её десятками и сотнями открытий. И всё своё богатство советская химия, как и другие отрасли народного хозяйства, ставит на службу великой цели — построению коммунистического общества.

РОДИНА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Мы живём в век торжества электротехники — в век, когда миллионы всевозможнейших электрических машин, аппаратов и приборов работают для нас.

Сбылись пророческие слова величайшего русского учёного. Михаила Васильевича Ломоносова о том, что настанет время, когда великое благо принесёт человечеству сила электричества. Это смелое предсказание не могло не сбыться. Ибо оно было сделано не просто мечтателем, а величайшим учёным, в своих работах намного, порой на целые столетия, опередившим современную ему науку.

Ломоносов понял, что природа грозовой молнии электрическая. И не только понял. Неопровержимыми опытами, дерзко сведя «небесный огонь» в свою лабораторию, он доказал правильность своего предположения. В этих опытах принимал участие друг Ломоносова академик Рихман, крупный учёный, изобретатель первого электроизмерительного прибора. Во время одного из опытов Рихман был убит молнией. Ломоносов один продолжал дело, начатое вместе с другом. В 1763 году в своём «Слове о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» Ломоносов излагает свою теорию происхождения атмосферного электричества. «Я причину сию произвёл от погружения верхней холодной атмосферы из наступающих великих морозов», — писал учёный, доказывая, что атмосферное электричество образуется в результате трения друг о друга частичек «мёрзлых паров», переносимых нисходящими и восходящими воздушными потоками.

Чтобы добиться опубликования «Слова», Ломоносову пришлось выдержать яростный бой с невежественным иностранцем Шумахером, секретарём Академии, запрещавшим издание этого труда.  {93} 

С помощью металлического шеста Ломоносов низводил атмосферное электричество в свою лабораторию. Электрометр Рихмана

Глубоко постигнув тайны электричества, великий учёный построил свою теорию полярных сияний. Он утверждал, что сияния эти есть не что иное, как электрические разряды в высочайших слоях атмосферы.

Обосновывая свою теорию, Ломоносов опытом доказал, что в разреженном газе под действием электричества может возникнуть свечение.

Выкачав воздух из стеклянного шара и наэлектризовав этот шар трением, экспериментатор заставил светиться находящийся в сосуде разреженный газ. Это был первый электрический газовый разряд, полученный человеком. Как мы теперь знаем, это свечение возникает в результате соударения электронов, быстро движущихся под действием электрических сил, с атомами разреженного газа.

Исследования газового разряда привели к исключительным по своему значению последствиям. Пустотные трубки помогли открыть электрон, рентгеновские лучи. Газовый разряд используется теперь в катодных трубках, радиолампах, новых источниках света и т. д.

Подводя итоги своим исследованиям в области электричества и теоретически обосновывая их, Ломоносов в 1756 году закончил свою книгу «Теория электричества, разработанная математическим путём». В этой книге русский учёный излагает свою теорию электрических явлений. Он утверждает, что электричество и свет суть волновые колебательные процессы. Гениальное ломоносовское прозрение об общности природы электрических и световых явлений — одна из незыблемых основ современной физики.

Много замечательных страниц в науку об электричестве вписал петербургский академик Т. Эпинус — младший современник Ломоносова.

Ему принадлежит открытие электростатической индукции. Это явление состоит в том, что тело, электрически заряженное, заставляет электризоваться тела, не соприкасающиеся с ним. Оно действует на них на расстоянии.

Сделав это открытие, Эпинус первый наметил и пути теоретического истолкования обнаруженного на опыте явления электростатической индукции.

Принцип электростатической индукции положен в основу действия множества электрических приборов и аппаратов электростатических машин, электрофоров, конденсаторов и т. д.

Используя своё открытие, сам учёный сделал два выдающихся изобретения: электрофор — необычайно простой прибор для получения статического электричества — и конденсатор — копилку электрических зарядов.

На Западе слава изобретателя этих приборов до сих пор незаслуженно приписывается Вольте.

Электрофор Эпинуса сыграл большую роль в пору становления науки об электричестве. Он верно служил исследователям и был неизменной принадлежностью любой физической лаборатории мира. И сейчас, в дни расцвета электротехники, принцип, лежащий в основе электрофора, используется строителями гигантских генераторов, создающих напряжения в миллионы вольт.

Второе изобретение Эпинуса — конденсатор — стало необходимой частью радиоприёмников и передатчиков, телефонных и телеграфных линий, электропередач, электроавтоматических устройств.  {94} 

Конденсатор и электрофор — приборы, изобретённые Эпинусом

Русский учёный Петров первый зажёг электрическую дугу

В научном наследии Эпинуса есть ещё одна выдающаяся работа: открытие и исследование пироэлектричества — электризации некоторых кристаллов под действием тепла. Эти труды русского академика явились первым шагом необычайно развившейся ныне области термоэлектричества. В наши дни инженерам и учёным служат десятки приборов, основанных на способности тепла рождать электричество.

Так работы Ломоносова и его сподвижников заложили фундамент науки об электричестве.

Гений Ломоносова, как яркий светоч, указал путь грядущим исследователям. В трудах его русские творцы электротехники находили источник для новых творческих дерзаний.

Великая Октябрьская социалистическая революция открыла новую эру в развитии электротехники.

Вожди советского народа В. И. Ленин и И. В. Сталин положили электрификацию в основу восстановления хозяйства молодой республики, в основу роста её могущества. Первым народнохозяйственным планом был план ГОЭЛРО, предусматривающий широкую электрификацию страны.

Только советское плановое, социалистическое хозяйство смогло в полной мере использовать великую силу электричества. Пользуясь всемерной поддержкой народа, партии Ленина — Сталина, советская электротехника невиданно расцвела, обогатилась множеством новых открытий, изобретении Замечательные страницы вписали советские учёные в летопись электричества, в каждой главе которой сверкает русская мысль, русский гений.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СВЕТ

Электрический свет давно перестал казаться необычным. Одним поворотом выключателя мы возвращаем в свои комнаты окончившийся день. Разгоняя тьму лучами чудесных светильников, мы с благодарностью вспоминаем тех, кто заставил электричество порождать свет.

Электрический свет родился в лаборатории петербургского академика Василия Владимировича Петрова, великого физика своего времени.

Изучая действие электрического тока с помощью созданной им огромной батареи элементов, являвшейся для тех времён рекордной по своей мощности, Петров произвёл такой опыт присоединив к батарее два древесных угля, он коснулся ими друг друга. Сверкнула искра. Петров раздвинул чуть-чуть угли так, что между ними образовался промежуток Но искра не погасла, она превратилась в ослепительно яркое пламя, сверкающим мостиком соединившее угли.

Так 23 ноября 1802 года была открыта электрическая дуга, одна из форм газового разряда, приковавшего в своё время внимание Ломоносова.

В 1803 году типография Государственной медицинской коллегии напечатала книжечку «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров, посредством огромной  {95} 

Титульный лист книги Василия Петрова

В 1849 году Якоби осветил электрической дугой одну из площадей Петербурга

наипаче батареи, состоявшей иногда из 4 200 медных и цинковых кружков, и находящейся при Санкт-Петербургской Медико-Хирургической Академии».

Многое из того, что входит в современную электротехнику, впервые было описано здесь: изолирование проводов, изобретённое автором, роль внутреннего сопротивления батареи, влияние поляризации на работу батареи.

В статье седьмой Петров подробно описал открытую им электрическую дугу. Здесь же учёный сообщал и о том, что от этой дуги «тёмный покой освещён быть может».

Много других употреблений электрической дуги и электрического тока открыл Василий Петров, но сейчас мы говорим о Петрове как о пионере, электрического освещения.

Здесь же уместно вспомнить ещё об одной работе Петрова. Это его исследования люминесценции — «холодного свечения». Василий Петров проделал много экспериментов, изучая это явление.

Казалось бы, эти работы не имели прямого отношения к электричеству. Но в наши дни явление люминесценции, занимавшее Петрова, положено в основу нового вида электрических светильников — люминесцентных ламп.

Царская Россия не ценила замечательного учёного. Работал Петров в труднейших условиях, оборудование, приборы, реактивы — всё это приходилось доставать ценой огромных усилий.

И даже после того как пробив стену чиновничьей косности, Петров создал прекрасную лабораторию и сделал в ней великие открытия, отношение официальной, «казённой» науки к нему не изменилось.

Академия наук, сообщая в 1804 году об открытии гальванического огня, «ослепительный блеск коего в случае больших вольтовых столбов и обугленных веществ до известной степени подобен солнечному свету», не нашла нужным назвать имя В. В. Петрова — создателя дуги.

За границей не могли не знать об открытии в России электрической дуги. Кроме вышеупомянутой книжечки, о дуге писали ещё в 1802 году в Петербургских ведомостях и в приложении к «Технологическому журналу» Академии наук за 1806 год.

И всё же за границей открытие Петрова было приписано Дэви, который только в 1811 году зажёг электрическую дугу и назвал её «вольтовой». Официальная наука не встала на защиту приоритета русского учёного. Мало того, незадолго до смерти его уволили из Академии с ничтожной пенсией.

В наши дни работы Петрова получили всенародное признание.

В 1934 году был торжественно отмечен столетний юбилей со дня смерти «первого русского электротехника академика В. В. Петрова, открывшего в 1802 году, за несколько лет до Дэви, явление вольтовой дуги и предсказавшего применение этого явления в технике (сварка металлов, электрометаллургия), как говорилось в постановлении советского правительства.

Но и в своё время неоценённый забытый Россией царя и чиновников Петров не был забыт передовой, прогрессивной Россией.  {96} 

Павел Николаевич Яблочков (1847–1894)

Передовые русские учёные и изобретатели высоко подняли светозарную дугу Петрова. Они пронесли её до наших дней, непрерывно её совершенствуя, находя ей всё новые и новые применения.

Передовые русские учёные сразу поняли, какие громадные возможности скрыты в электричестве.

В 1836 году профессор Московского университета Михаил Григорьевич Павлов, о работах которого мы уже говорили, пророчески писал:

«Кажется, недалеко то время, котла электричество, сделавшись всеобщим средством освещения, заменил собою горение всех потребляемых на то материалов, как теплота в парах водяных заменила неимоверное количество силы механической. В способности тому электричества сомневаться невозможно; нужно только явление изобретательного человека, могущего приспособить этот чудесный огонь к ожидаемому употреблению».

Такие люди нашлись. В 1849 году дуга Петрова зажглась на башне Адмиралтейства, освещая петербургские улицы. Это русский академик Борис Семёнович Якоби попытался впервые практически использовать электрический свет. Второй опыт применения дуги для освещения был проведён в Казани в 1853 году профессором Савельевым.

Заставить дугу гореть устойчиво было делом трудным. Нужно было придумать устройство, помогающее сохранять постоянный зазор между углями. Ручной регулятор, конечно, не решал проблемы. Нужно было автоматизировать управление дугой.

Практическое применение дуги для целей освещения зависело от успешного решения проблемы регулятора.

Один из первых механических регуляторов также был построен русским изобретателем — А. И. Шпаковским. В 1856 году, в дни коронационных торжеств, на здании Лефортовского дворца в Москве было установлено несколько «электрических солнц».

Но широкого распространения электрическое освещение посредством дуги всё ещё не получило: дуга требовала сильного тока.

Даже когда появились динамомашины, трудности не исчезли. Дело в том, что каждая дуга нуждалась в собственной динамомашине: потребляемый дугами существовавших тогда конструкций ток был очень велик, и, кроме того, регуляторы были ещё недостаточно надёжны и просты.

Решены все эти трудности были снова в России. В 1876 году русский изобретатель Павел Николаевич Яблочков преобразил дуги Василия Петрова. Гениально просто решил он проблему регулирования дуги в «свече» Яблочкова угли расположены параллельно друг другу и разделены изолирующим слоем.  {97} 

«Свеча» Яблочкова.

«Узкая полоска землистого вещества, — писал Яблочков, — выполняет задачу держания углей на неизменном расстоянии гораздо лучше, чем сложный прибор — регулятор, достигающий этого лишь приблизительно. Полоска держит их абсолютно; кроме того, она придаёт известные качества свету, которые немыслимы при регуляторе».

В последней фразе раскрывается ещё одно важное свойство, приданное Яблочковым дуге Петрова. Сгорая вместе с углями, специально подобранный слой своими парами увеличивал электропроводность воздуха и помогал горению дуги. А это значило, что «свеча» могла гореть и при менее сильном токе; поэтому один генератор был способен обслуживать сразу несколько «свечей».

Ещё одно замечательное качество придал Яблочков своей «свече»: это был первый прибор, работавший на переменном токе, ставшем в наши дни основой промышленной энергетики. Яблочкову переменный ток понадобился для того, чтобы угли сгорали равномерно, становясь поочерёдно то отрицательными, то положительными.

Как мы видим, совершенствуя свои «свечи», Яблочков попутно решил ряд важнейших электротехнических задач. Ему же удалось осуществить питание одним генератором нескольких «свечей».

«Дробление» света, то-есть освещение нескольких помещений с помощью одного источника тока, в те времена представлялось задачей чрезвычайно трудной и решалось самыми причудливыми способами

От одного источника тока удавалось зажечь лишь одну дугу, так как все попытки подключать к одной динамомашине цепь из нескольких дуговых ламп не давали эффекта. При потухании одной дуги гасли и все остальные. Кроме того, очень сложно было и зажигание такой гирлянды дуг: ведь это надо было делать строго одновременно. Свет дуги был ярок и достаточно силён, чтобы осветить несколько комнат. Поэтому иногда стремились «раздробить» его, распределить по комнатам с помощью сложных систем зеркал, спрятанных в трубах. Это было похоже на попытку распределять свет так же, как газ и воду Русский изобретатель пошёл по другому пути.

Схема «дробления» электрического света с помощью трансформаторов, изобретённая Яблочковым

Как известно, для питания своих «свечей», Яблочков применял переменный ток. Пользуясь особенностями этого тока, он нашёл способ осуществить независимое питание нескольких «свечей» от одного источника тока. Разрешить эту проблему ему помог созданный им самим же новый электрический аппарат — трансформатор Аппарат Яблочкова состоял из двух проволочных катушек, расположенных одна в другой. При пропускании переменного тока по одной из катушек в другой катушке индуктировался «вторичный» ток. Напряжение его определялось соотношением  {98} 

Александр Николаевич Лодыгин (1847–1923).

между числом витков первой и второй катушки. Включая в цепь динамомашины первичные катушки нескольких трансформаторов, Яблочков подключал свои «свечи» ко вторичным катушкам. Такая схема соединения группы дуговых ламп с динамо-машиной посредством трансформаторов обеспечивала полную независимость работы каждой «свечи», давала возможность одним источником тока питать несколько «свечей».

«Свеча» Яблочкова быстро завоевала мировое признание. В 80-х годах она освещает улицы и театры Парижа, развалины римского Колизея, улицы Лондона, вспыхивает во дворце короля Камбоджи, в далёкой Персии. «Свет приходит к нам из России», «Россия — родина света», — на разных языках писали газеты.

Изобретатель создал множество «свечей» различных типов, начиная от маленькой, 80-свечовой, до мощных, 6000-свечовых светильников.

Труды Яблочкова в разных областях электротехники, о которых будет сказано дальше, во многом послужили развитию этой науки. Но главная его заслуга — создание первой практически применимой системы электрического освещения.

Поэтому его по праву можно так же, как и Петрова, назвать «пионером электрического освещения».

В то время, когда Яблочков вёл свою работу над дуговой «свечой», в России рождался другой, совершенно новый принцип использования электрической энергии для освещения.

Это была лампа накаливания.

Первая в мире лампа накаливания, изобретённая Лодыгиным

Первую практически пригодную лампу накаливания создал молодой русский инженер Александр Николаевич Лодыгин. 11 июля 1873 года он продемонстрировал её в действии на одной из петербургских площадей. Устройство лампы было следующее: между двумя концами толстой медной проволоки был укреплён стерженёк из прокалённого ретортного угля, который помещался в герметическом баллоне. При накаливании уголёк сначала отнимал кислород из воздуха баллона, а затем в лишённой кислорода атмосфере продолжал светиться в продолжение одного часа.

Лодыгин сделал то, над чем безуспешно бились многие изобретатели. Накаливая электрическим током проволоки из различных металлов и угольки, они пытались заставить их светиться. Проволоки действительно светились, но почти мгновенно сгорали.

Причина этого заключалась в неоднородности свойств используемых для накаливания стерженьков и нитей. То место, где сопротивление электрическому току было наибольшим, нагревалось особенно сильно. Возникающий перекал приводил к быстрому перегоранию нитей.  {99} 

Только Лодыгин нашёл способ продлить жизнь нити, через которую пропускался ток. Изобретатель сумел приготовить однородные угольные стерженьки, прокаливая дерево в угольном порошке при малом: доступе воздуха.

Этот способ изготовления угольных нитей впоследствии использовался всеми, кто работал над лампами накаливания. В дальнейшем Лодыгин не ограничивался одной только герметизацией баллона, а предварительно перед запаиванием откачивал из него воздух. Это удлинило срок жизни лампы, потому что откачивание лучше удаляло кислород из лампы, нежели тот способ, при котором кислород связывался углём при частичном сгорании нити.

В 1875–1876 годах лампы Лодыгина вышли из лаборатории. В это время ими освещали кессоны строительства Литейного моста и магазин на Морской улице в Петербурге.

Лодыгину оставалось немногое, чтобы окончательно поставить своё детище на ноги, сделать лампу ещё более долговечной.

Но товарищество электрического освещения, организованное банкиром Козловым для эксплуатации изобретения Лодыгина, не давало средств на продолжение опытов. Членов товарищества 'интересовала лишь биржевая игра.

Акционеры компаний газового освещения приняли в штыки грозившее их барышам изобретение. Рядом грязных биржевых спекуляций товарищество электрического освещения было разорено. У Лодыгина не оказалось средств даже для того, чтобы запатентовать своё изобретение в Америке.

В 1877 году лампочку Лодыгина увидел Эдисон её привёз в Америку русский лейтенант Хотинский. В 1879 году Эдисон принялся за усовершенствование лампы накаливания и впоследствии взял патент на лампу накаливания с угольной нитью. Американские рекламы возвестили о том, что Эдисон изобрёл лампу.

Однако приоритет Лодыгина не оспаривался даже юридически. Суд, разбиравший спор Эдисона и ею английских конкурентов о лампе накаливания, установил, что честь создания нового источника электрического света принадлежит не Эдисону и не его британским соперникам, а русскому изобретателю инженеру Лодыгину.

Лампа с тугоплавкой нитью, созданная Яблочковым.

В 1890 году Лодыгин сделал ещё одно крупное изобретение — создал лампу с нитью из молибдена. А ещё позже он взял патент на лампу с вольфрамовой нитью — лампу наших дней.

В конструировании ламп накаливания принял участие и Павел Николаевич Яблочков. Ещё работая над «свечой», он обратил внимание на то, что в нагретом состоянии каолин, которым он разделял угольные стержни, становится проводником и может быть раскалён током до яркого свечения. Изобретатель предложил заменить в лампах накаливания угольный стерженёк каолиновым. Лампы Яблочкова давали яркий свет, однако они не получили широкого распространения, так как требовали предварительного нагрева каолина. Этим изобретением Яблочков намного опередил Нернста, величаемого на Западе создателем лампы с тугоплавкой нитью.

Лампочка накаливания, простая и удобная, получила широчайшее распространение.  {100} 

Владимир Николаевич Чиколев (1845–1898).

Дуга же Петрова продолжала применяться там, где требовался сильный свет.

Здесь мы должны ещё раз вспомнить о работах русских изобретателей по созданию механических регуляторов.

В 1879 году поиски механического регулятора завершил инженер В. Н. Чиколев. Его диференциальный регулятор обеспечивал непрерывное устойчивое горение дуги. Регулятор тщательно следил за всеми капризами дуги, сохраняя зазор между углями неизменным.

Своё изобретение Чиколев подробно описал во французском журнале «Ла люмьер электрик» от 1 мая 1880 года Велико же было негодование Чиколева, когда он узнал, что 19 мая немецкий предприниматель Шуккерт, уже набивший себе руку на краже чужих изобретений, подал в германское патентное бюро заявку на выдачу ему привилегии на его, Чиколева, лампу.

Дуговые лампы с регулятором Чиколева были более экономичны, чем «свечи» Яблочкова, и поэтому вытеснили последние. Дуга Василия Петрова, непревзойдённый по силе источник света, ещё раз усовершенствованный русским гением, в наши дни живёт в прожекторах, бросающих свет на десятки километров. В этой тяжёлой артиллерии современной светотехники слились воедино три замечательных русских изобретения дуга Василия Петрова, диференциальный регулятор Чиколева и зеркальный отражатель Кулибина, построившего в 1779 году первый прожектор.

Советская наука, получившая в наследство труды пионеров электрического освещения, обогащает электротехнику новыми замечательными открытиями и изобретениями.

Дуговая лампа с диференциальным релятором Чиколева явилась прообразом лампы современного прожектора

Совершенствуются лампочки накаливания. Борясь за высокую экономичность ламп, учёные стремятся повысить температуру накаливания их нити. Возможности металла уже исчерпаны. В поисках тугоплавких материалов конструкторы обращаются уже не к металлам, а к их соединениям с углём — карбидам, перекликаясь здесь с Яблочковым, первым применившим: сверхтугоплавкий материал в лампе накаливания.

Новые качества приданы и дуге Петрова. Учёные, приготовив особые угли с сердцевиной, наполненной специальным составом, заставили её гореть в десятки раз ярче. Теперь светоносная дуга Петрова работает в прожекторах, кинопроекторах, установках для спектроскопии, в лампах «горного солнца».

Советские заводы уже приступили к серийному производству совершенно новых источников света — люминесцентных ламп. Эти лампы дают свет, по своему спектральному составу сходный с солнечным дневным светом. Поэтому люминесцентные лампы нередко так и называют —

«Тяжёлая артиллерия» современной светотехники — прожектор.

«лампы дневного света». При их свете глаз меньше утомляется, чем при свете обычных электрических лампочек. Для людей же, имеющих дело с красками, цветами — художников, полиграфистов, текстильщиков и многих других, лампы дневного света просто незаменимы. Ведь при свете обычных ламп глаз неспособен правильно воспринять действительную окраску предметов.

Внутри трубки лампы дневного света под действием электрического разряда светятся пары ртути. Излучение паров, богатое ультрафиолетовыми лучами, падает на стенки лампы, покрытые смесью из особых веществ — люминофоров. Облучённые люминофоры, в свою очередь, начинают светиться. Изготовить высококачественные яркие люминофоры удалось только после блестящих исследований явления люминесценции, проделанных академиком С. И. Вавиловым и его учениками.

Люминесцентная лампа

Современные люминесцентные лампы выгодно отличаются от ламп накаливания не только качеством своего света, но и своей долговечностью и экономичностью. Они потребляют электроэнергии в три-четыре раза меньше, а служат в три-четыре раза дольше, чем лампы накаливания.

Будущее электрического освещения за лампами газового разряда. И это ещё раз подтверждает плодотворность идей русских электротехников, уделявших такое внимание исследованию и техническому применению газового разряда.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВ

Электричество является не только источником света. В руках человека электричество стало чрезвычайно мощным и в то же время послушным средством получения тепла. Оно может обратить камень в пар и может в инкубаторе заменять тепло наседки.

Вернёмся снова в лабораторию В. В. Петрова, где впервые вспыхнула электрическая дуга. Дуга Петрова принесла миру не только электрический свет, но и электрическое тепло. Это подчеркнул и сам Петров. Рассказывая о дуге, он писал, что при замене углей металлом «между ними является большее или меньшее яркое пламя, от которого сии металлы мгновенно расплавляются, сгорают пламенем какого-либо цвета». А когда в паре с угольным электродом взят железный, «является так  {102} 

Прибор Э. X. Ленца, с помощью которого он установил закон теплового действия электрического тока (Рисунок из сочинений Ленца) 1 — сосуд со спиртом, К — термометр.

Схема электросварки по Бенардосу

же больше или меньше яркое пламя, и конец проволоки почти в мгновение ока краснеет, скоро расплавляется и начинает горсть с пламенем и разбрызгиванием весьма многих искр по различным направлениям». Так описывает Петров первую электрическую плавку металлов.

Работа, в которой он изложил результаты своих исследований, сохраняет значение и по чаши дни, — всё изложенное в ней целиком согласуется с современными представлениями о дуге как источнике тепля. Однако во времена Петрова о практическом применении дуги как источника тепла помышлять было рано.

Способность электричества порождать тепло заинтересовала и петербургского академика Ленца. В теорию электричества навсегда вошёл установленный им в 1843 году закон эквивалентности тепловой и электрической энергии, которым пользуется каждый инженер и учёный, рассчитывая тепловое действие тока. Закон Ленца даёт возможность, зная силу и напряжение тока, вычислить количество тепла, которое этот ток способен дать за определённый промежуток времени.

Работу Петрова продолжил полтавский изобретатель Николай Николаевич Бенардос, также заинтересовавшийся способностью дуги давать тепло.

Бенардес работал в самых различных областях техники. Ему принадлежит более ста патентов — он создавал двигатели, аккумуляторы, сельскохозяйственные машины, построил вездеходное судно. В 1882 году Бенардос прибавил к списку своих изобретений самое важное — «Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока», названный им «электрогефест». Чтобы сплавить друг с другом железные листы, Бенардос присоединил их к одному полюсу динамомашины, а провод от другого полюса отсел к угольному электроду. Когда изобретатель прикасался углём к стыку листов, между металлом и углём загоралась знакомая уже дуга Петрова. Взяв металлический стержень, Бенардос вводил его в пламя В жаре дуги кромки стыка сплавлялись, а стержень, тая, как свечка, заваривал шов.

Способ Бенардоса вскоре получил практическое применение. В 1888 году электросваркой стали пользоваться в мастерских Орловско-Витебской железной дороги для исправления паровозных рам и колёс. Впоследствии изобретение Бенардоса распространилось и за границей.

В течение нескольких лет Бенардос всё более и более совершенствовал электросварку. Из описаний и чертежей его архива видно, что им изобретены, по существу, все основные способы дуговой электросварки: «Сварка в струе газа», «Сварка косвенно действующей дугой, горящей между двумя или несколькими электродами», «Магнитное управление сварочной дугой». Работал Бенардос и над проблемой дуговой резки на воздухе и под водой и над автоматизацией сварочного процесса.

В 1887–1890 годах горный инженер Н. Г. Славянов внёс существенные усовершенствования в электросварку. Он придал ей вид, значительно расширивший сферу её применения Славянов заменил угольный электрод металлическим. Этот электрод создавал дугу, и он же, расплавляясь, давал жидкий металл для заплавления шва. Работать сварщику стало проще, а шов к тому же получался ещё прочнее. Принцип  {103} 

Николай Николаевич Бенардос (1842-1905)

электросварки, изобретённый Славяновым и запатентованный им как «Способ электрической отливки металлов», в основном существует и поныне. Сам Славянов применил свой метод на пермских пушечных заводах, за три года проделав с помощью электросварки более полутора тысяч самых различных работ. Слава Славянова, как всемогущего исцелителя разрушенных металлических изделий, разнеслась повсюду.

Так трудами русских изобретателей была создана электросварка — новый метод обработки металлов теплом. Однако промышленников царской России электросварка не заинтересовала. Она применялась всего лишь на десяти заводах.

При советской власти электросварка завоевала самое широкое признание. Достаточно сказать, что в предвоенные годы в СССР работало свыше 65 тысяч электросварочных аппаратов.

Электросварка — это великое русское изобретение — в наши дни уже, конечно, не та, какой она вышла из рук Бенардоса и Славянова. Советские инженеры и учёные многими замечательными работами способствовали совершенствованию и расцвету этого метода.

У нас в СССР впервые возникла сварка на переменном токе, господствующем в электротехнике. В создании этого способа ведущую роль сыграли труды академиков В. А. Миткевича и В. П. Никитина. Сварочные трансформаторы, значительно более простые и дешёвые, чем сварочные машины постоянного тока, обеспечили широчайшее применение электросварки в народном хозяйстве.

Громадное значение имеют работы Героя Социалистического Труда академика Е. О. Патона, автоматизировавшего сварку. Изобретатель расположил электрод вдоль свариваемого шва. Дуга зажигается на конце электрода и по мере расплавления его самостоятельно, без участия сварщика ползёт вдоль шва. Устойчивость горения дуги и её высокая температура обеспечиваются применением особого флюса, под слоем которого находится электрод. Защищая, кроме того, расплавляемый металл от соприкосновения с воздухом, флюс предохраняет его от

Электросварочная установка Славянова

Электросварочный трансформатор академика В. П. Никитина

Николай Гаврилович Славянов (1854–1897)

окисления. В годы Великой Отечественной войны необычно быстрая и надёжная сварка по методу Е. О. Патона помогла бесперебойно снабжать фронт боевой техникой.

В последние годы вступили в строй новью сварочные автоматы академика В. П. Никитина.

Всюду работает дуга, изобретённая Василием Петровым. Пламя дуги сращивает металл, помогая строить станки, корабли, самолёты, мосты, здания. Запертая в электромартенах, плавильных печах, она выплавляет лучшие сорта качественных сталей. В особых условиях, в среде высокого давления, дуга помогает получать невиданно высокую температуру — 8 000°, на 2 000° более высокую, чем температура поверхности Солнца.

Советский учёный лауреат Сталинской премии действительный член Академии наук УССР К. К. Хренов изобрёл подводную электросварку. Точно волшебное пламя, горит дуга под водой, защищённая от враждебной стихии живучим газовым пузырьком. Устойчивости газового пузырька изобретатель добился, покрыв электрод специальной обмазкой.

В нашей стране родился новый чудесный вид электронагрева — нагрев без огня, с помощью тока высокой частоты.

Лауреаты Сталинской премии советские учёные В. П. Вологдин, Г. И. Бабат, М. Г. Лозинский были инициаторами внедрения в промышленную технику «быстрых электрических колебаний» переменного тока с частотой, достигающей нескольких миллионов колебаний в секунду, первое практическое применение которому нашёл Александр Степанович Попов — изобретатель радио.

Советский учёный К. К. Хренов заставил электрическую дугу работать под водой

Высокочастотный нагрев металла

Теперь высокочастотные электрические колебания — уже не только средство связи. На заводах специальные высокочастотные установил порождают в металлах вихревые токи, греющие и даже плавящие металл.

Помещённый в незримое электромагнитное поле, созданное генератором, он нагревается поистине без огня. Высокочастотные печи применяются для изготовления особенно чистых, качественных сплавов.

Высокочастотный нагрев позволил создать новый вид закалки. Вихревые электрические токи быстро прогревают поверхность изделия, оставляя сердцевину его холодной. Закаливаются только верхние слои детали, внутренность её остаётся мягкой и вязкой. Деталь, одетая точно в чулок из закалённой стали, получается более прочной и выносливой, чем закалённая целиком.

Всё шире и шире становится область электротехники, работающая над превращением электричества в тепло.

В сварочных дугах и электрических плавильнях современных предприятий пылает огонь, впервые зажжённый русскими учёными и изобретателями.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — ИСТОЧНИК СИЛЫ

Энергия, заключённая в топливе, мощь рек и водопадов, сила ветра только тогда стали настоящими слугами человека, когда он заставил их вращать электрический генератор.

Преображённая в электрический ток, энергия смогла покинуть место своего рождения и прийти на заводы, фабрики, в дома. Электрический ток, как чудесная кровь, пульсирует в жилах проводов, заставляя работать и могучий блюминг и крошечный настольный вентилятор. Электричество впрягается в тысячетонные поезда, и оно же лёгкими толчками движет стрелки уличных часов. Непревзойдённые по удобству управления электрические моторы, дробящие пришедшую издалека энергию, стали неотъемлемой, органической частью современных машин и станков.

Динамомашина, трансформатор, сеть электропередачи, снова трансформатор и бесчисленная армия электромоторов — вот замечательная цепь, на которой держится силовое хозяйство современной промышленности и транспорта.

Мы, русские люди, горды тем, что решающую роль в создании всех звеньев этой цепи сыграли труды русских электротехников.

Осенью 1838 года прохожие, столпившиеся на набережной Невы, с интересом следили за странной лодкой. На лодке не было гребцов. Были, правда, гребные колёса, но отсутствовала труба, не слышно было стука двигателя, не виднелись клубы дыма и пара, эти обычные спутники только что воцарившейся тогда паровой машины.

Какая-то непонятная сила заставляла вращаться гребные колёса, и лодка с четырнадцатью пассажирами быстро шла против сильного невского течения.  {106} 

Борис Семёнович Якоби (1801–1874).

Так сто с лишним лет назад напитывалось первое в мире судно, приводимое в движение электричеством, — «дедушка» современных гигантских электроходов. Лодку с электродвигателем, питаемым батареей гальванических элементов, спроектировал русский академик Борис Семёнович Якоби. Он же изобрёл в 1834 году двигатель — первый в мире электромотор, годный для практического применения.

В том же году, когда была построена электролодка, Борис Семёнович Якоби сконструировал специальный электромотор для железнодорожной тележки. Это была первая смелая попытка электрифицировать железную дорогу.

Мы по праву считаем Якоби пионером электроэнергетической техники, своим электромотором он первый положил начало использованию способности электрической энергии превращаться в механическую. Электромотор Якоби открыв новую страницу в развитии техники.

Пытаясь построить электродвигатель, многие конструкторы Запада копировали в то время паровую машину. Они заставляли якори своих машин двигаться под действием электромагнитов возвратно-поступательно (как движется поршень в цилиндре паровой машины) попеременно то в одну, то в другую сторону. Это движение якоря они передавали с помощью кривошипа валу.

Якоби пошёл другим путём. Решая вопрос об использовании электрической энергии, резко отличной от царившего тогда «его величества пара», Б. С. Якоби правильно отбросил негодные в этом случае старые мерки, старые приёмы конструирования. Он дал новую схему двигателя.

Якоби создал первый в мире практически годный электромотор.

Электромотор Якоби представлял собой конструкцию, состоявшую из вращающегося барабана, на котором по окружности были укреплены электромагниты, и наборов электромагнитов, неподвижно сидящих на станине также по окружности. При включении тока электромагниты — подвижные и неподвижные — притягивались друг к другу. Происходил поворот барабана на небольшой угол. Вращение барабана посредством особого устройства — прообраза современного коллектора — производило переключение тока таким образом, что взаимодействие между полюсами электромагнитов постоянно подталкивало барабан.

Таким образом, мотор давал «непосредственное постоянное круговое движение, которое гораздо легче преобразовать в другие виды движения, чем возвратно-поступательное».

Этими словами изобретатель подчеркнул то существенно новое, что было в его моторе. Электромотор Якоби с его вращательным движением, получаемым непосредственно, и отсутствием прямолинейно движущихся частей — родоначальник всех электрических моторов и  {107} 

Схема взаимодействия магнита и электрического тока (к закону Ленца)

генераторов. Исключительно важной особенностью машины Якоби явилось то, что она была первой машиной с обратимым циклом. Мотор Якоби мог работать и как динамо, то-есть вырабатывать электрический ток, если бы его привели в движение, затратив на это механическую энергию.

В 60–70-х годах XIX века Якоби ещё более отчётливо и определённо раскрыл перед учёными принцип обратимости. Он заставил одну и ту же электрическую машину попеременно служить то генератором, то электромотором.

Важнейшее свойство электрических машин — их обратимость, осуществлённая впервые в моторе Якоби, была открыта и сформулирована как общий закон другом и соратником Якоби — петербургским учёным Э. X. Ленцем.

Ленц принимал в работах Якоби над электродвигателем деятельное участие. Оба друга с увлечением работали в «Комиссии для исследования применения электромагнитов для движения машин». В отчёте об их трудах по установлению принципов действия электромагнитных машин и законов электромагнетизма комиссия писала: «...комиссия представляет себе в удовольствие засвидетельствовать, что исследования Якоби и Ленца более и существеннее послужили в объяснении количественных отношений электромагнетизма, нежели другие какие-либо опыты новейшего времени».

В 40-х годах авантюрист Вагнер выпустил в Германии брошюрку, в которой попытался выдать электродвигатель Якоби за своё изобретение. Затея Вагнера провалилась. Научные журналы заклеймили позором этого мошенника.

Имя Бориса Семёновича Якоби мы будем вспоминать ещё не раз. В истории электротехники этот великий учёный своими замечательными разносторонними трудами оставил неизгладимый след. Якоби воплощал в себе не только талантливейшего исследователя, но и крупнейшего инженера-практика и педагога. Основанная им «школа гальванёров» была первым в мире электротехническим учебным заведением.

Соратник же Якоби Ленц занимался главным образом теоретическими исследованиями. Величайшее значение в электротехнике имеет установленный им закон, указывающий направление индуктированного тока. Закон Ленца даёт возможность электрику, зная направление тока, возникшего в проводнике, и положение этого проводника по отношению к другим проводникам, определить, в каком направлении потекут в этих проводниках индуктированные, наведённые токи. Этот закон Ленца и посейчас служит основой электродинамических расчётов и наряду с законом обратимости электрических машин входит в золотой фонд теоретической электротехники.

Русский гений уже в первые десятилетия XIX века создал принципиальные основы электрических машин, однако пора практического применения их настала значительно позже. В те же годы, в эпоху господства пара, уровень концентрации промышленности ещё мирился с паровой машиной.

Следующий крупный шаг в развитии основ электротехники связан с именем великого русского физика Александра Григорьевича Столетова.

Прежде чем построить динамомашину, мотор, электромагнит, трансформатор,  {108} 

Александр Григорьевич Столетов (1839–1896)

— словом, любую электрическую машину, содержащую железо, инженер на бумаге рассчитывает конструируемые железные сердечники. Чтобы узнать магнитные свойства различных материалов, их испытывают в лабораториях, снимая так называемые кривые намагничения, исследуют, как растёт намагничение контрольного образца по мере усиления магнитного поля, создаваемого обмотками.

Все эти расчёты и испытания стали возможными после того, как в 1872 году молодой учёный А. Г. Столетов опубликовал свою диссертацию «Исследование о функции намагничения мягкого железа». Он первый установил зависимость магнитных свойств железа от величины намагничивающего поля. Сам Столетов, понимая всё значение своей работы для инженерной практики, писал: «Знание свойств железа относительно временного намагничивания так же необходимо здесь, как необходимо знакомство со свойствами пара для теории паровых машин. Только при таком знании мы получим возможность обсудить a priori [заранее — Ред.] наивыгоднейшую конструкцию подобного снаряда и наперёд рассчитать его полезное действие».

Установка Столетова. При перемене направления тока в первичной обмотке, навитой на кольцеобразный образец, во вторичной обмотке возникает импульс тока, действующий на гальванометр. Это позволяет определить намагниченность образца

Остроумная методика Столетова, впервые применившего для испытаний магнитных свойств материалов баллистический гальванометр и кольцеобразную форму образца, помогающую исключить погрешности, появляющиеся при измерениях с образцами, имеющими концы, сохранилась и до наших дней.

Теория ферромагнетизма, основу которой заложил Столетов, получила дальнейшее блестящее развитие в трудах советских магнитологов. Один из виднейших представителей советской магнитологии — действительный член Академии наук БССР Н. С. Акулов открыл важный закон ферромагнетизма, количественно отображающий зависимость магнитных свойств ферромагнитных кристаллов от направления, в котором рассматривают эти свойства. Закон магнитной анизотропии — основа расчёта разнообразнейших магнитных явлений и дальнейшего развития теории ферромагнетизма.

Развитию электротехники способствовали и нужды электрического освещения.

Электрические светильники требовали создания более мощных, дешёвых и надёжных источников тока, чем гальванические элементы, служившие на заре электротехники единственными источниками энергии.

И как в создании самых светильников, так и в конструировании необходимого к ним оборудования — динамомашин, трансформаторов, коммутаторов, электрической арматуры — русские изобретатели были в первых рядах техники.  {109} 

Барабанный якорь Яблочкова

Журнал «Русский вестник» писал: «Наши соотечественники продолжают стоять во главе исследований, направленных к усовершенствованию и упрощению аппаратов для электрического освещения, и с честью подвизаются на этом трудном, но многообразном поприще. Заслуги русских деятелей относительно практических применений электрического тока к освещению в большом размере и упрощения потребных для этого приборов остаются вне всякого сомнения и теперь уже признаны всей Европой».

Годы становления электрического освещения ознаменованы рядом замечательнейших открытий, изобретении, усовершенствований в области производства электроэнергии и превращения её в энергию механическую

Здесь надо вспомнить Яблочкова, создавшего трансформатор, без которого не обходится ни одна современная электроэнергетическая установка. Ему же принадлежит честь изобретения нового типа якоря для динамомашин и электромоторов — барабанного якоря, наиболее совершенного по своей конструкции. Якори прежних конструкций представляли собой железные кольца, обмотанные проволокой. И изготавливать такие кольца, и обматывать их проволокой, и, наконец, сочленять такой якорь с машиной было делом нелёгким. Но мало тою, машины с таким якорем имели очень небольшой коэфициент полезного действия. Лишь небольшая доля механической энергии, затрачиваемой на вращение якоря, превращалась в электрическую.

Барабанный якорь Яблочкова представлял собой железный цилиндр, посаженный на ось. Обмотка укладывалась в пазы, пропиленные на его поверхности. Изготовление такого якоря было несравненно проще, чем кольцевого. Но главное преимущество якоря Яблочкова заключалось в его высоком коэфициенте полезного действия, значительно большем, чем у якорей старой конструкции. Дело было в том, что зазор между полюсами статора и барабанным якорем можно было сделать значительно меньшим, чем в кольцевом якоре.

Своим якорем Яблочков неоценимо обогатил электротехнику. И снова к замечательному достижению русского гения протянулись жадные руки. По примеру Вагнера и Шуккерта, некий инженер Гефнер Альтенек, узнав из публикаций об якоре Яблочкова, постарался присвоить себе это изобретение. Альтенеку удалось даже получить патент; с тех пор буржуазные историки науки приписывают этому человеку изобретение барабанного якоря.

Яблочков же сконструировал несколько типов динамомашин, среди которых выдающееся место занимает его альтернатор — одна из первых и наиболее удачных машин этого типа. Альтернаторы — машины, вырабатывающие переменный ток, — стали впоследствии основой промышленной электротехники.

В конструировании динамомашин принимали деятельное участие и другие русские инженеры и учёные: Д. Лачинов, А. Полешко, М. Доливо-Добровольский.

Крупный успех в области электротехники сильных токов был достигнут инженером Чиколевым. В 1872 году Чиколев соединил воедино электромотор со швейной машиной, то-есть осуществил первый индивидуальный электропривод к станку. Значение этого выдающегося технического новшества с огромной силой раскрылось в наши дни. Индивидуальный  {110} 

Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862–1919)

электропривод станков и машин — самый совершенный способ использования электрического двигателя в промышленности.

Электропривод, начало которому положил Чиколев, изгнал из цехов заводов путаницу приводных ремней и трансмиссий, с помощью которых раньше передавалась механическая энергия от центральной паровой машины к станкам и механизмам. Чиколев первым понял, что новую силу надо и использовать по-новому, что надо заменить механическую передачу — ремни и трансмиссии — электрическими проводами, протянутыми к электромоторам станков.

В 70-х и 80-х годах XIX века продолжена была работа и над усовершенствованием электромотора. Несколько конструкций электродвигателей создал тот же неутомимый Яблочков.

Любопытно, что в одном из построенных Яблочковым электродвагателей конструктору удалось обойтись без применения железных сердечников.

В 1890 году в электротехнике произошло событие, равное по своему значению технической революции. Русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл новую форму электрического тока — трёхфазный переменный ток, и сконструировал для него совершенно новый электродвигатель — трёхфазный асинхронный мотор, несравненно более простой и удобный, чем мотор постоянного тока.

Генератор трёхфазного переменного тока, построенный Доливо-Добровольским, представлял собой по сути дела три электрические машины, сидящие на одном валу и имеющие общий статор.

Обмотки этих машин были повёрнуты относительно друг друга на одну треть окружности — на 120°. Поэтому токи, уходившие от альтернатора по трём проводам, также были «смещены» на 120°. Это значит, что когда в одном из проводов напряжение возрастало в положительную сторону, в другом оно падало, а в третьем росло в отрицательную сторону. Создав работающий на этом токе трёхфазный асинхронный мотор, изобретатель необыкновенно выгодно и гениально просто использовал особенности трёхфазного тока. Такой мотор имеет три обмотки. Питаемые трёхфазным током, они создают в пространстве, охватывающем ротор мотора, вращающееся поле, которое увлекает с собой в движение и сам ротор.

Ротор трёхфазного асинхронного мотора Доливо-Добровольского

Вращение магнитного поля, достигавшееся ранее с помощью сложной системы переключений, рождалось в моторе русского изобретателя само собой, в силу природы трёхфазного тока.

Так 57 лёг назад появился на свет родоначальник великой армии промышленных электромашин — мотор трёхфазного тока. В результате кого изобретения русского инженера электросиловая техника получила  {111} 

Трёхфазный асинхронный двигатель Доливо-Добровольского.

всё для своего расцвета. Выносливые, неприхотливые, простые и надёжные моторы трёхфазного тока стали технической основой электрификации промышленности.

Основной тип электродвигателя был создан. Но работа над ним не прекращалась. Жизнь предъявляла властные требования на генераторы и моторы со специальными качествами.

Гениальный Попов изобрёл радио. Радиотехника потребовала генератор тока высокой частоты. Русские изобретатели не замедлили с ответом. Уже в 1912 году Валентин Петрович Вологдин создаёт альтернатор высокой частоты, который пришёл на смену маломощным катушкам Румкорфа. Это изобретение необычайно способствовало расцвету радиотехники. Неудивительно, что уже тогда русские радиостанции стали самыми мощными в мире.

Неустанно совершенствовали русские техники и формы использования электропривода.

В 1903 году русские инженеры снова применили силу электричества для движения судов. В этом году были построены электроходы «Сармат» и «Вандал». Дизели этих судов, вращая динамомашины, передавали свою мощь электромоторам, соединённым с валами гребных винтов. Электроходы находят всё большее распространение в наши дни, — они более маневренны и удобны в управлении, чем прочие суда.

В подводном флоте принцип электродвижения существует почти в том же виде, в каком он вышел из рук Якоби. Для движения под водой подводной лодки не найти лучшего двигателя, чем электромотор, питаемый батареей аккумуляторов: электромотор не выделяет газов и не потребляет воздуха.

Богатое наследство, оставленное русскими электриками, используется советской наукой и техникой.

В нашей стране электроэнергетика бурно растёт и развивается. Ярким свидетельством этого служит строительство многих мощных электростанций, которые являются замечательным вкладом в дело создания материальной базы коммунизма.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ ПРЕОДОЛЕВАЕТ ПРОСТРАНСТВО

Как стальные великаны, выстроились мачты электрических передач, держа провода, бегущие через степи, леса и горы.

Электрический ток, рождённый на далёких электростанциях, несёт нам по висячим магистралям проводов свет, тепло, механическую силу. Замечательные путешествия электрической энергии вошли в повседневность. Теперь они никого не удивляют. Но много лет упорного и напряжённого труда было затрачено электротехниками, прежде чем они сумели заставить электроэнергию преодолевать пространство.

В решение этой сложнейшей электротехнической задачи крупнейший вклад внесли русские учёные.

Схема электропередачи Пироцкого

Одним из первых электриков, доказавших возможность передачи электроэнергии на расстояние, был русский учёный Ф. А. Пироцкий, построивший в Петербурге в 1874–1875 годах электропередачу длиной в 1 километр.

Пироцкий энергично пропагандировал идею электрической передачи. В статье «Передача работы воды, как движителя, на всякое расстояние посредством гальванического тока», напечатанной после его опытов, он писал: «Ввиду громадных издержек, необходимых на содержание паровых движителей больших заводов и фабрик, нам пришла мысль о возможности передачи работы воды, как самого дешёвого движителя, на известное расстояние посредством гальванического тока, полученного какою-либо динамомашиною».

Изобретатель-патриот мечтал о благе своей родины: «У нас в России, — писал он, — передача работы может иметь огромное применение, в чём нетрудно убедиться, взглянув на карту».

Нужно использовать дешёвую энергию рек, ратовал новатор, заставив водяные турбины отдавать свою мощь генераторам тока, передавать эту энергию на далёкие расстояния к центрам промышленности.

Пироцкий упорно проводил расчёты электропередач и в 80-х годах поставил новые опыты. Но промышленного значения его передачи иметь не могли.

Его работы ещё не могли разрешить противоречия, назревшего в последней четверти XIX века в электротехнике возможность производить электроэнергию в больших количествах столкнулась с неумением передавать её на далёкие расстояния, туда, где в ней была нужда. Заставить электричество преодолеть пространство было труднейшей задачей

Часть электрической энергии при передаче по проводам теряется, расходуется на нагревание проводников. И чем сильнее ток, тем больше такие потери. Потери можно несколько уменьшить, увеличивая сечение проводов, сокращая тем их сопротивление.

Однако, идя таким путём, нельзя разрешить проблему экономичности при передачах большой мощности. Расчёт показывает: для того чтобы к потребителю пришла хотя бы половина электроэнергии, посланной по линии длиной в 100 километров генератором, дающим мощность в 1 000 киловатт при напряжении в 220 вольт, провода должны иметь толщину 2 метра! Значит, такой путь негоден.

В 1880 году в русском журнале «Электричество», старейшем из электротехнических журналов, инженер Дмитрий Александрович Лачинов указал замечательный путь для разрешения возникшего перед техникой противоречия: Лачинов предложил пользоваться для передачи токами высокого напряжения, но малой силы.  {113} 

Дмитрий Александрович Лачинов (1842–1902)

Способ, предложенный Лачиновыи, мог быть успешно воплощён в практику при условии применения переменного тока и трансформаторов, изобретённых талантливым сотрудником Столетова, Иваном Филипповичем Усагиным.

Трансформаторы позволили бы, повышая напряжение тока в начале линии передачи и понижая в конце, избежать больших потерь на нагревание проводов

Свой трансформатор Усагин изобрёл независимо от Яблочкова. Вместе с ним он разделяет славу создателя этого замечательного аппарата. Свои трансформаторы Усагин применил летом 1882 года для освещения Всероссийской промышленно-художественной выставки в Москве Председатель жюри выставки великий учёный К. А. Тимирязев подписал Усагину особый диплом: «За успешные опыты электрического освещения через посредство отдельной индукции и в поощрение дальнейшей разработки этого метода». Позже Усагин получил также отдельный диплом «За открытие трансформации токов».

По пути, указанному Лачиновым, пошёл француз Депре, устроивший осенью 1882 года электропередачу длиной в 57 километров. Но Депре передавал постоянный ток. С большим трудом соединив несколько динамомашин в громоздкую, сложную систему, Депре получил ток с напряжением в 2 000 вольт при общей мощности в 2 лошадиные силы. Потери в линии Депре были огромными — мало было напряжение. К потребителю пришла только ¹/₅ отправленной энергии.

Великие вожди пролетариата Маркс и Энгельс проявили живейший интерес к передаче электроэнергии на дальние расстояния. Узнав об опытах Депре и отмечая, что создание дальней электропередачи находится ещё в зародыше, Энгельс, тем не менее, подчёркивал, что это открытие «окончательно освобождает промышленность почти от всяких границ, полагаемых местными условиями, делает возможным использование также и самой отдалённой водяной

Иван Филиппович Усагин (1855–1919)

энергии, и если вначале оно будет полезно только для городов, то в конце концов оно станет самым мощным рычагом для устранения противоположности между городом и деревней. Совершенно ясно, что благодаря этому производительные силы настолько вырастут, что управление ими будет всё более и более не под силу буржуазии».

Однако, несмотря на эти опыты передачи электроэнергии на дальние расстояния, такие передачи всё ещё не могли войти в жизнь, так как на переменный ток спрос предъявляло только электрическое освещение. В силовую же энергетику переменный ток был не вхож: мотора, метущего как следует использовать этот ток, не было. Пытаясь же передать на большее расстояние постоянный ток, господствовавший тогда в промышленности, конструкторы передач неизменно упирались в тупик. Стремясь получить постоянный ток высокого напряжения, для того чтобы уменьшить потери энергии на линии передачи они сталкивались с большими трудностями.

И вот в эти годы исканий и неоднократных разочарований русский инженер находит выход из создавшегося тупика. В 1890 году, как мы уже знаем, в электротехнике произошло событие большой исторической важности. Михаил Осипович Доливо-Добровольский создаёт новый электродвигатель — трёхфазный асинхронный мотор, работающий на переменном токе, значительно более простой, надёжный и экономичный, чем моторы постоянного тока. С появлением этого мотора переменный ток, в арсенале которого были уже альтернаторы, значительно более удобные, чем динамомашины постоянного тока, и трансформаторы, обеспечивающие ему экономичность передачи, постепенно начинает завоёвывать господство в электроэнергетике.

В этой передаче иностранными были только географические пункты и материалы, из которых она была сооружена. Всё остальное было русским. Альтернаторы лауфеновской гидростанции производили трёхфазный переменный ток — детище Долико-Добровольского. Затем трансформаторы, обязанные своим рождением Яблочкову и Усагину, повышали напряжение тока до 25 000 вольт. Ток пробегал 175 километров по трехпроводной линии, сконструированной Доливо-Добровольским. Во Франкфурте ток попадал в другой трансформатор, понижавший его напряжение до 65 вольт. Преображённый ток вращал асинхронные моторы Доливо-Добровольского и вспыхивал в электрических лампочках Лодыгина. Инженерное руководство всем строительством электропередачи осуществлялось русскими специалистами, в том числе и Р. Э. Классоном, известным электротехником построившим первые русские электростанции в Петербурге, Москве и Баку.

300 лошадиных сил передавалось по этой линии, и только одна пятая мощности терялась, вспомним, что у Депре соотношение было как раз обратным.

Успех передачи Доливо-Добровольского развеял впрах все скептические предсказания противников переменного тока, к числу которых, кстати сказать, принадлежал и Эдисон. Будучи главой компании, эксплуатировавшей постоянный ток, Эдисон весь свой авторитет и незаурядный талант организатора мобилизовал на борьбу с переменным током. Он внёс на рассмотрение сената штата Виргиния законопроект, запрещающий пользоваться переменным током, и в подкрепление своего предложения даже апеллировал к богу, говоря, что «переменный ток противен самой божественной природе человека».

Но все старания были напрасны: электротехнику не удалось сбить с того единственно правильного пути, на который её вывели русские новаторы. Она стремительно развивалась под знаком использования переменного трёхфазного тока. Электростанции стали производить переменный ток.

Он потёк по линиям электропередач, питая громадную армию электромоторов заводов и фабрик, миллионы электрических ламп, огромные заводские электропечи и т. д.

Постоянный же ток остался монополистом только в некоторых областях — в электрохимии, электрометаллургии, подводном флоте, в городском и железнодорожном транспорте...

В Советской стране электроэнергетика достигла подлинного расцвета. Невиданно быстрыми темпами растёт производство электроэнергии, длина электропередач, энерговооружённость промышленности, транспорта и сельского хозяйства.

Борясь за ещё больший расцвет нашей энергетики, советские электротехники приступили к решению новой грандиозной и увлекательной задачи: поставить на службу социалистическому хозяйству неисчерпаемую мощь великих рек Сибири и энергетические ресурсы отдалённых районов страны. Для этого нужно уметь передавать энергию на 500–1000 и более километров.

Переменный ток для этого не годится. Сам создатель современной энергетики переменного тока, великий Доливо-Добровольский, в 1919 году, перед смертью, указал, что протяжённость электропередач переменного  {116}  тока не может расти беспредельно. Линия длиной в 400–500 километров станет электрически неустойчивой, она не сможет пропускать ток большой мощности. Причина электрической неустойчивости кроется в самой природе переменного тока.

Предсказывая возможность таких затруднений, Доливо-Добровольский одновременно наметил и путь к их преодолению. Он говорил, что переменный ток надо будет сохранить только в месте потребления и производства электроэнергии, в линиях же сверхдальних передач нужно использовать постоянный ток. Для постоянного тока проблемы электрической устойчивости не существует, и к тому же постоянный ток обладает меньшим пробивным действием, чем равный ему по напряжению переменный, — задача изолирования линий облегчается. Можно даже будет пользоваться подземным кабелем, более дешёвым и удобным, чем воздушные электромагистрали.

Сейчас советские электротехники приступили к практическому осуществлению проблемы сверхдальней передачи на постоянном токе. Все необходимые для этого средства теперь есть. Техника создаёт мощные и надёжные выпрямители, с помощью которых можно преобразовать переменный ток в постоянный.

Есть устройства и прямо противоположного назначения — инверторы, аппараты для преобразования постоянного тока в переменный. Основа выпрямителей и инверторов — уже знакомая нам дуга Василия Петрова.

Работа мощной сверхдальней передачи будет происходить так. Переменный ток, выработанный генераторами электростанций, пройдя трансформаторы, повышающие его напряжение, будет направляться в выпрямители. Они превратят его в постоянный ток, сохранив высокое напряжение, приобретённое током в трансформаторах. Постоянный ток устремится по линии электропередачи. У места потребления ток встречают инверторы. В этих аппаратах происходит обратное превращение: ток постоянный становится вновь переменным. Затем следуют трансформаторы, теперь уже понижающие напряжение тока. И, наконец, ток идёт к электромоторам, лампам, печам и т. д.

Так на наших глазах строится замечательная линия электроэнергетики будущего. В цепь, созданную некогда нашими соотечественниками, вковываются два новых важнейших звена — выпрямитель в начале линии, на электростанции, и инвертор в конце, перед понижающим трансформатором, у потребителей. В братском содружестве будут работать прежние соперники — постоянный и переменный ток.

Отечественная научная мысль торжествует и в этом самом последнем достижении современной электроэнергетики.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЩЕСТВА

Атомы и молекулы, в целом нейтральные, состоят, как мы знаем, из электрически заряженных частиц — электронов, несущих отрицательный заряд, и ядер — носителей положительного заряда. Электрические свойства частей атома позволяют разлагать и синтезировать вещество с помощью электричества. Само электричество может рождаться в результате  {117}  химических реакций. Многие области электротехники: техника гальванических элементов и электрических аккумуляторов, электрометаллургия, электрохимия, электротехнология, основываются на использовании электрических свойств вещества.

Возникновению и становлению этих областей применения электричества способствовала целая плеяда русских исследователей.

Гениальный Ломоносов считал, что «без химии путь к познанию истинной причины электричества закрыт». В этих словах заложена плодотворная мысль об электрической природе вещества.

В начале XIX века сродство химических реакций и электрических процессов показал в своих опытах Василий Петров. С помощью электрического тока он разложил воду на её составные части. Это был электролиз — ныне основа электрохимии. Кстати сказать, и электрический ток, которым пользовался экспериментатор, был порождён химическими реакциями, протекавшими в столбах из металлических кружков, переслоённых кружочками сукна, смоченными кислотой. Свои опыты Петров описал в вышедшей в 1801 году книжке «Собрание физико-химических новых опытов Василия Петрова...»

Через год после этого, открыв электрическую дугу, Петров отмечал не только её светоносность и теплотворность, но и её химическое действие. «При употреблении огромной батареи пытал я, — пишет он, — превращать... оксиды (окислы. — Ред.) в металлический вид; следствия же сих опытов были такие, что упомянутые оксиды иногда с пламенем принимали настоящий металлический вид».

Проект электроатмосферического снаряда Каразина

Применение электролиза и дуги Петрова стало в дальнейшем основой электрометаллургии. Дуга может действовать на вещество по-разному: в одних случаях она только расплавляет его, в других — вносит в металлургический процесс не только тепло, но и своё электролитическое действие, — она разлагает вещество током. Это подметил и сам Петров, говоря, «что сим пламенем возможно... плавить металлы и исследовать химизм многочисленных тел».

В 1803 году В. В. Петров сделал ещё одно открытие, имевшее громадные последствия. Он обнаружил, что электрическая искра заставляет соединяться кислород и азот воздуха — рождается окись азота. Это явление привлекло к себе внимание и другого выдающегося деятеля русской науки — Василия Назаровича Каразина, известного просветителя, основателя Харьковского университета. В 1809 году Каразин предложил способ получения селитры из воздуха с помощью электрического разряда. При электрическом разряде, говорил он, кислород и азот воздуха соединяются, давая окись азота — исходный продукт для получения азотной кислоты, а следовательно, и селитры. Стремясь найти для производства «селитры из воздуха» мощный и дешёвый источник тока, Каразин предложил добывать электричество из верхних слоёв атмосферы. Он даже проектировал специальный «электроатмосферический снаряд» — воздушный шар, усаженный металлическими остриями.

Много десятков лет спустя мысль о том, чтобы связывать атмосферный азот с помощью электричества, ожила и стала практикой. Химики стали получать азотную кислоту, «сжигая» воздух в пламени электрической дуги. Идея же Каразина об использовании атмосферного электричества и сейчас продолжает волновать электриков.  {118} 

Василий Назарович Каразин (1773–1842)

В те же годы новый шаг в учении об электричестве как преобразователе вещества сделал русский учёный X. Гротгус.

В 1805 году он опубликовал свою теорию электролиза, этого только что открытого и загадочного ещё явления. Гротгус писал, что наимельчайшие частицы каждого сложного вещества содержат в себе и отрицательные и положительные заряды. Под действием электрических сил эти частицы в растворе расщепляются на разноимённо заряженные доли — ионы, если пользоваться современной терминологией. Ионы металлов всегда заряжены положительно, ионы кислотных остатков — отрицательно. Повинуясь электрическим силам, положительные ионы устремляются к катоду, отрицательные — к аноду.

Теория Гротгуса, простая и ясная, просуществовала до конца XIX столетия, помогая осмысливать разнообразные электролитические явления.

В наши дни теория электролиза разработана подробнее и глубже, но в основе её попрежнему лежит положение о движении ионов, о котором писал прозорливый русский учёный.

Замечательное открытие в области взаимодействия электричества и вещества сделал в 1807 году московский профессор Рейсс. Рейсс открыл, что электрический ток способен приводить в движение частички, взвешенные в растворах, — под его действием они устремляются от одного электрода, опущенного в ванну, к другому.

Явление электрофореза широко теперь используется техникой. С его помощью, например, получают массу для производства фарфора. Взмучивая в воде глину, инженеры затем с помощью электричества на заводах быстро отбирают из раствора мельчайшие частицы.

В 1822 году уроженец Прибалтийского края Т. Зеебек открыл способность вещества под действием тепла рождать электрический ток.

Гальванопластическая ванна Якоби

Новое слово в использовании электричества как преобразователя вещества сказал Борис Семёнович Якоби. В 1836 году, во время работы над своей электрической лодкой, Якоби сделал ещё одно крупнейшее изобретение — он создал гальванопластику. Разлагая электричеством растворы солей металлов, Якоби заставил отлагаться слой одного металла на другом. Видоизменив свой опыт, Якоби взял в качестве электрода медную пластинку, на которой была выгравирована его фамилия. Отделив в конце эксперимента наращённый слой, изобретатель получил металлический отпечаток надписи — точнейшим образом выполненный штемпель, матрицу. Смазав её краской и приложив к листу бумаги, Якоби напечатал на нём свою фамилию.

Это было рождение гальванотипии, одного из важнейших разделов гальванопластики. Понимая всю важность своего открытия, Якоби  {119}  писал: «Можно приготовлять медные матки для одинаковых литер или для цельных стереотипных досок через непосредственное осаждение меди на типографский набор».

С рождением гальванопластики связана бесславная история одного мошенничества. В 1838 году об открытии Якоби стало известно в печати. Велико же было недоумение учёных, когда в 1839 году некий Спенсер из Ливерпуля вдруг заявил, что им открыт способ с помощью электричества наращивать металл на металле, то есть гальванопластика.

Изобретение Якоби было высоко оценено. В 1840 году Петербургская академия удостоила его «Демидовской премии». В этом же году неутомимый борец за рост и процветание отечественной промышленности, Якоби издаёт свой труд «Гальванопластика», популярно написанный и обращённый к самым широким слоям русских техников.

Способ Якоби вскоре нашёл применение в типографском деле — при печатании бумажных ассигнаций. На Васильевском острове в Петербурге возникло целое предприятие, где гальванопластическим способом под руководством самого Якоби изготавливались металлические барельефы и статуи для величественного Исакиевского собора. Эрмитаж и Зимний дворец также были украшены гальванопластическими изделиями. Таким образом, гальванопластика вытеснила старый способ «огненного» золочения и серебрения.

Сверкающая золотом глава Исакиевского собора и прославленная Адмиралтейская игла были покрыты благородным металлом по способу Якоби.

Огромную роль сыграла гальванопластика и в развитии книгопечатания. Она дала возможность готовить твёрдые, прочные матрицы с типографских наборов и с произведений мастеров гравюры.

Русское техническое общество, празднуя в 1888 году 50-летие открытия гальванопластики, писало:

«В истории образованности открытие гальванопластики должно быть приравнено по своему значению к открытию книгопечатания».

Оценивая значение гальванопластики, властно завоёвывавшей место в промышленности, горячий патриот Якоби писал: «Гальванопластика принадлежит исключительно России. Здесь она открыта, здесь и развивалась».

Область применения её всё больше и больше расширялась.

К гальванопластическим методам стали прибегать для покрытия металлических изделий защитным слоем стойкого против коррозии металла. Появилось никелирование, хромирование, кадмирование.

Везде, где требовалось получить твёрдую и прочную копию, призывали на помощь гальванопластику. Впоследствии ею стали пользоваться при производстве граммофонных пластинок, воспроизводя на металле матриц копии с тончайших узоров, процарапанных сапфировым резцом на воске.

Но значение изобретения Якоби не ограничивается только той непосредственной пользой, которую оно принесло. Электролитические ванны были первыми промышленными потребителями электрического тока. Развивающаяся гальванопластика потребовала мощных источников электроэнергии. Она стимулировала работу над созданием динамомашин.

Сродство электричества с веществом Якоби использовал и для иной  {120} 

Аккумулятор.

цели. Ранее в электролитической ванне он электрическим током вызывал химические процессы. А в 1860 году Якоби, воздействуя на электролитический раствор током, заставил вещество накапливать электричество, преобразовывать энергию тока в энергию химическую. После такой зарядки его прибор мог служить источником электрического тока.

Так родился новый замечательный прибор — аккумулятор, «копилка электричества». Первые аккумуляторы, или, как называли их тогда, вторичные элементы, Якоби установил на одной из русских телеграфных станций.

Конструируя свои аккумуляторы, идеей Якоби впоследствии воспользовался изобретатель француз Гастон Плантэ.

Электрохимические реакции положил в основу одного из своих крупнейших изобретений и П. Н. Яблочков. Он поставил перед собой сложную задачу превратить энергию топлива сразу, непосредственно в электрический ток, обойтись без посредников — паровой машины и генератора. К работе по осуществлению этой заманчивой идеи Яблочков приступил в последние годы своей жизни. Тяжело жилось тогда изобретателю, разорённому биржевыми дельцами и спекулянтами.

Тратя последние гроши, Яблочков проделал множество опытов, сложных и опасных. Во время одного из них произошёл взрыв. Изобретатель чудом спасся от смерти, но навсегда потерял здоровье. Яблочков всё же доказал реальность своего замысла. Он создал электрохимический генератор. Используя в качестве топлива кокс, генератор вырабатывал электрический ток, давая мощность в 40 лошадиных сил. Современники не сумели оценить этой последней работы гениального исследователя, настолько опередил Яблочков своё время.

В наши дни техника вновь занялась проблемой создания электрохимического генератора. Только теперь можем мы оценить значение трудов русского исследователя в этой области. Решение проблемы превращения энергии топлива сразу в электрическую энергию даст возможность значительно упростить и удешевить получение последней. Ведь паровые двигатели, при посредстве которых на электростанциях энергия топлива превращается в электроэнергию, очень неэкономичны.

Много и плодотворно занимался конструированием аккумуляторов Д. А. Лачинов. Он первый применил губчатый свинец для формовки аккумуляторных пластин, необычайно упростив этим своим изобретением производство аккумуляторов.

Чертёж электрохимического генератора, сделанный Яблочковым

Он же в 1888 году усовершенствовал электролитический способ получения водорода, применяющийся теперь повсеместно.

Новые страницы в ту область электротехники, которая занимается вопросами взаимодействия между электричеством и веществом, вписал современник Яблочкова, известный электротехник А. Н. Лодыгин.

После создания лампы накаливания Лодыгин всецело посвятил себя электрометаллургии, в которой он сделал ряд крупнейших изобретений. Неутомимый новатор трудился до последних своих дней. Он умер, оставив на своём письменном столе проект электрической печи для получения фосфора и аморфного кремния.  {121} 

Современная электрометаллургическая печь

Электрометаллургия и, в частности, та её область, основой которой служат электрические процессы, стала внедряться в практику в конце XIX века. К тому времени благодаря росту числа электростанций и увеличению их мощности электроэнергия стала дешевле и доступней.

В некоторых отраслях металлургии электрохимический способ является основным способом производства. Ярким примером этому служит производство алюминия. Этот металл — сейчас один из наиболее распространённых в промышленности. Но когда-то алюминий стоил дороже серебра.

Атомы алюминия в окиси его так прочно сцеплены с атомами кислорода, что восстановить алюминий химическим путём очень хлопотно и дорого, так как нужны редкие и дорогие вещества-восстановители. Поэтому, когда известны были только химические способы получения алюминия, его добывали лишь в лабораториях, да и то в ничтожных количествах. Своим широким распространением этот металл целиком обязан электричеству, так как с рождением электрического способа, при котором молекула окиси алюминия без труда «разрывается» электрическими силами, получение алюминия перестало быть трудным и дорогим. Началось действительно практическое использование этого замечательного металла.

Широкое распространение получили электротехнические методы для добывания и других цветных и редких металлов.

Советские учёные сделали ряд интересных изобретений в области применения электрохимических методов в промышленности.

Новый способ обработки металлов электричеством изобрели лауреаты Сталинской премии Б. Р. и Н. И. Лазаренко. Они заставили выполнять эту работу электрическую искру. В этом способе тоже используется электрическая природа вещества. Когда между двумя электродами проскакивают искры, то положительный электрод начинает разрушаться. От него при каждом перескоке искры отрывается крошечная частица металла. Искры как бы грызут металл. Это электроэрозия. Искре не может противостоять никакой, даже самый твёрдый сплав.

Электроискровый станок. Искры, образующиеся между колеблющимся электродом и изделием, прогрызают металл

В электроэрозионных станках, сконструированных супругами Лазаренко, деталь присоединена к одному полюсу установки, производящей электрические искры, а к другому — электрод соответствующей формы, заменяющий сварку, резцы, фрезы и т. д.

Взяв в качестве инструмента медный стержень определённого сечения, в деталях даже из самых крепких сплавов можно проделывать отверстия самой замысловатой формы — шестигранные, овальные и т. д. Новые станки обрабатывают детали быстрее, чем обычные, а электроэнергии потребляют меньше.

На наших заводах электрохимические катоды применяются и для шлифовки и полировки изделий.

В истории электрохимии, основанной трудами наших соотечественников, советские изобретатели открыли новую блестящую главу.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И УПРАВЛЕНИЕ

Как привычны нашему глазу бесконечные вереницы телеграфных столбов, уходящих за горизонт.

Телеграфные линии пересекают страны, континенты, телеграфные кабели змеятся под водой океанов, от одного материка к другому. Электрические сигналы мчатся по проводам и кабелям, побеждая пространство и время.

Ещё более чудесное средство связи — радио. Эта газета без бумаги и без расстояний для миллионов читателей, как назвал радио В. И. Ленин, прочно вошла в наш быт.

Но электричество помогает осуществить не только связь. Оно основа телемеханики, науки об управлении на расстоянии, автоматики, области «умных» самостоятельных машин. Пути к использованию электричества как средства связи и управления, как основы автоматики проложили наши соотечественники.

В 1812 году глубокие воды Невы были сотрясены глухими раскатами взрывов. Каждому взрыву в подводной глубине предшествовало лёгкое нажатие пальца на рычажок аппарата, осуществляемое изобретателем его, стоявшим на берегу в окружении группы генералов. Это русский электротехник Павел Львович Шиллинг проводил впервые в истории опыт взрывания подводных мин на расстоянии.

Опыт Шиллинга, в котором электрический ток был впервые использован как средство управления, был по сути дела первым шагом телемеханики.

Проводник, подводивший ток к скрытым в глубине минам, «электрический проводник» Шиллинга с изоляцией из каучука и лаковой мастики был прообразом современных кабелей.

Испытание подрывной системы Шиллинга прошло успешно. Это окрылило изобретателя, и он, развивая свою идею использования электричества, как средства, помогающего преодолевать пространство, поставил перед собой цель — заставить электричество служить средством связи.

К 1832 году он создаёт первый в мире электромагнитный телеграф. Это великое изобретение было применено для связи между Зимним дворцом и министерством путей сообщения.

Приёмный аппарат Шиллинга состоял из 6 магнитных

Шиллинг впервые применил электричество для взрывания подводных мин

Электромагнитный телеграф Шиллинга, передававший буквы комбинацией различным образом повёрнутых кружков.

стрелок, к которым были прикреплены кружки — белые с одной и чёрные с другой стороны. Нажатием клавишей передающего аппарата можно было придавать кружкам различные положения и, пользуясь условными комбинациями их, передавать весь алфавит.

Несмотря на полный успех телеграфа, правительство отнеслось к нему равнодушно. Изобретение было «замариновано».

А тем временем англичане Кук и Уитстон, увидев аппарат Шиллинга и разузнав всё о русском телеграфе, перехватили конструкцию Шиллинга и, чуть-чуть её изменив, получили в 1837 году патент на электрический телеграф.

К важному изобретению Шиллинга потянулись ещё одни алчные руки. Иностранец Вебер тоже объявил себя автором телеграфа и пытался доказать оригинальность своей конструкции, хотя она была точной копией телеграфа Шиллинга. «Разница» была только в том, что Вебер использовал другой источник тока — не вольтов столб, а гальваническую батарею.

Павел Львович Шиллинг всю жизнь работал над усовершенствованием своего аппарата. Смерть застала изобретателя за прокладкой телеграфной линии между Петербургом и Кронштадтом.

Но дело не заглохло. Работу над электромагнитным телеграфом продолжил Б. С. Якоби. Он тщательно изучил наследство Шиллинга и к 1839 году создал несколько оригинальных систем телеграфных аппаратов. Самым важным из них был «пишущий телеграф» — первый в мире самопишущий телеграфный аппарат.

Этот аппарат в течение четырёх лет (с 1839 по 1813 год) связывал Зимний дворец с Главным штабом. Морзе же построил свою линию, снабжённую самопишущими аппаратами, как известно, только в 1840 году. В те же годы Якоби соединил телеграфной линией такие отдалённые пункты, как Царскосельский и Зимний дворцы.

В 1844 году Якоби приступает к решению задачи огромного по тем временам масштаба. Департамент железных дорог приглашает его для устройства линии в толь Петербургско-Московской железной дороги Якоби предполагал применить здесь ряд своих изобретений. Так, например, он намеревался включить в линию особую вспомогательную батарею, дающую возможность в случае повреждения изоляции подземного кабеля вести бесперебойную передачу. Пользу от такой батареи он установил ещё в процессе работы над Петербургско-Царскосельской линией. Следует заметить, что этот же способ был впоследствии применён при прокладке кабеля под Атлантическим океаном.

Но в самый разгар работы Якоби над линией между Москвой и Петербургом министр путей сообщения Клейнмихель и подрядчики отдали прокладку линии на откуп иностранным концессионерам — Сименсу и другим. В знак протеста Якоби отстранился от участия в строительстве линии. Возмущённый, он писал:

«Я все мои работы, независимо от всякого их научного значения, считал имеющими важное практическое значение для отечественной технической производительности. В этом отношении следует припомнить, что самые приборы для первого в России электрического телеграфа делались в России и только самое необходимое чего здесь нельзя было достать или заказать, выписывалось из за границы. Давая работу здешним  {124} 

Схема буквопечатающего аппарата Якоби. Вверху — передающий аппарат, внизу — принимающий.

техникам, я имел в виду воспользоваться случаем, чтобы способствовать развитию и содействовать успехам русской производительности по части физико-математической техники и тем освободить её от зависимости по отношению к заграничным мастерам и производителям...»

Иностранцы же, к которым пошло на поклон правительство, нажив на концессии миллионы, построили линию из рук вон плохо.

К работам над телеграфом Якоби возвращался ещё не раз.

В 1850 году, за пять лет до американца Юза, он создаёт буквопечатающий аппарат — прообраз аппаратов нашего дня; аппарат Юза, кстати сказать, был весьма похож на аппарат Якоби.

Пробить своему изобретению дорогу в широкий мир Якоби не удалось. Царское правительство пренебрегло работами учёного по электротелеграфии.

Трудами русского учёного воспользовались западные дельцы. Якоби с возмущением рассказывал о поистине чудовищной истории, которая произошла с ним во время его поездки в Берлин, когда инженер Сименс, посетивший его там, просто-напросто стащил со стола чертёж телеграфа с синхронным движением.

Мошенник назвал аппарат Якоби «аппаратом Сименса» и нажил на его применении громадный капитал и славу.

Разносторонний учёный, Якоби развил и труды Шиллинга по применению электричества в минном деле. По предложению Якоби в инженерном ведомстве русской армии были созданы «Гальванерные отделы». На тридцать лет, благодаря трудам замечательного учёного, опередила Россия остальные страны в использовании электричества в военной технике.

Целым рядом замечательных изобретений обогатили русские электротехники и другой вид проводной связи — телефонию.

В 1879 году русский инженер Михальский сделал важнейшее изобретение — построил первый в мире микрофон с угольным порошком, прообраз современного микрофона.

В микрофоне Михальского мембрана, приходя в колебание под действием звуковых волн, производила давление на угольный порошок, менявшееся в зависимости от силы звука. Соответственно этому менялась и уплотнённость угольного порошка, а следовательно, и его сопротивление электрическому току. В электрической цепи, в которую был включён микрофон, возникали электрические колебания. Пробежав линию, дойдя до телефона и заставляя колебаться его мембрану, они рождали звук.

При употреблении микрофона Михальского, как писал сам изобретатель, «людской голос, как и вообще всякие звуки... воспроизводятся с особенной силой и выразительностью».

До этого в телефонных линиях использовались капризные и малочувствительные микрофоны с угольными стерженьками.

Только с рождением угольного микрофона телефония вступила в пору своей зрелости.

За границей упорно приписывают приоритет на изобретение порошкового микрофона Гуггингу, предложившему свой микрофон на 8 лет позднее русского новатора. Но приоритет Михальского бесспорен. Он подтверждён историческими документами. Достаточно назвать хотя бы  {125} 

Двухдиафрагменный телефон Ю. Охоровича

привилегию на угольный порошковый микрофон, выданную Михальскому в 1882 году.

Работы русских изобретателей в области телефонии шли широким фронтом.

В 1880 году русский изобретатель П. М. Голубицкий закончил создание новой телефонной трубки — электромагнитного многополюсного телефона, первый образец которого он построил ещё в 1878 году.

Телефоны Голубицкого были намного чувствительнее трубок Белла.

Замечательно и то, что Голубицкий впервые в мире объединил передатчик и приёмник звуков. Он создал первую микротелефонную трубку, если пользоваться современной терминологией.

Несколько позднее Голубицкий совместно с инженером Е. И. Гвоздёвым сконструировал телефонный аппарат, в котором были объединены приборы для передачи разговора, вызывные приборы и источники питания.

Значение всех этих изобретений Голубицкого было огромно. Только после них телефоном стало возможно пользоваться для связи на далёкие расстояния.

Однако царская Россия предпочла воспользоваться услугами иностранных компаний. Фирма Белла получила монопольное право на постройку и использование телефонных линий в России.

Но препятствия не с томили волн русского новатора, и он продолжал своё творчество. В 1883 году он добился устройства своей линии на Николаевской железной дороге, не подпавшей под иностранную монополию.

В 1885 году Голубицкий выдвинул проект создания такой телефонной сети, питание аппаратов которой осуществлялось бы из одного места. Другими словами, в проекте Голубицкого была заложена идея современной центральной телефонной станции.

Выдающееся изобретение в области телефонии сделал также русский изобретатель Ю. Охорович. Он разработал и осуществил первую в мире громкоговорящую передачу по проводам. Этого крупнейшего успеха он добился благодаря двум, им самим же сделанным, изобретениям: особо чувствительному микрофону, названному им «термомикрофон», и особенно мощному громкоговорящему телефону — прообразу современного репродуктора.

Телефонная трубка, сконструированная П. Голубицким

Первые опыты с громкоговорящей передачей Охорович производил в 1880 году. В 1885 году талантливый изобретатель демонстрировал своё изобретение на 3-й электротехнической выставке в Петербурге.

Посетители выставки с интересом слушали транслировавшиеся по линии Охоровича музыкальные передачи из Малого театра.

Русские электротехники явились пионерами и строительства многоканальной проводной связи. В 1880 году заработала первая в мире линия, по которой одновременно и передавались телеграммы и вёлся телефонный разговор. Эту линию создал русский изобретатель капитан Г. Г. Игнатьев.

Задачу одновременного использования одного провода в разных целях он решил с помощью изобретённых им особых электрических фильтров, представлявших собой комбинацию из конденсаторов и проволочных катушек.  {126} 

В 1881 году линия системы Игнатьева соединила пехотный и сапёрный лагери около Киева, находившиеся друг от друга на расстоянии 13,5 километра.

За границей авторство в создании таких линий связи приписывается некоему Риссельбергу, построившему свою линию значительно позже.

Но приоритет Игнатьева неоспорим «Честь первого изобретения системы одновременного телефонирования и телеграфирования, несомненно, должна принадлежать капитану Игнатьеву», — говорилось в рапорте Главному инженерному управлению русской армии.

Идея Игнатьева получила дальнейшее развитие в трудах Е. И. Гвоздёва. В 1887 году изобретатель, разработав целую систему электрических фильтров добился одновременной передачи многих телефонных разговоров по одной телеграфной линии.

Ценный вклад в телефонию сделал русский морской офицер Евгений Викторович Колбасьев. Ещё в 1886 году он начал работать над устройством телефонной связи на кораблях русского флота. Организовав специальную мастерскую, он в течение десяти лет установил на кораблях десятки телефонов.

В 1896 году Колбасьев разработал практически пригодную систему телефонной связи для водолазов, успешно испытанную им в Севастополе. Изобретателю пришлось выдержать жестокую борьбу с иностранцами. Фирме «Гейслер» удалось с помощью подкупа «высокого начальства» украсть изобретение русского офицера. Но патриот-изобретатель не прекратил работы над своими замечательными телефонами, позволявшими держать на кораблях надёжную связь и во время штормов и во время стрельбы.

Неутомимый и энергичный изобретатель в конце концов одержал победу: с 1904 года его телефоны были приняты в русском флоте.

В те же годы ряд крупных изобретений в области телефонии сделали русские изобретатели К. А. Мосцицкий и С. М. Апостолов.

В 1887 году К А. Мосцицким был сконструирован «самодействующий центральный коммутатор», автоматически соединявший несколько абонентов.

Хотя этот коммутатор был ещё далёк от совершенства, он доказывал возможность создания автоматических телефонных станций на большее количество абонентов.

Работу Мосцицкого с успехом продолжил Апостолов.

В 1894 году он изобрёл автоматическую телефонную станцию на 10 000 номеров — первую в мире АТС. В России, однако, это изобретение не нашло поддержки. Царские чиновники положили изобретение под сукно. Тем временем английская фирма Строуджер воспользовалась работами Апостолова и в 1896 году построила автоматическую телефонную станцию, ни словом не обмолвившись об истинном авторе применённой фирмой системы.

Иностранные фирмы и впоследствии делали значительные заимствования из конструкции Апостолова.

Открытие и исследование фотоэффекта, сделанные Александром Григорьевичем Столетовым, были для электротехники событием исключительной важности. Выше мы уже говорили о том, как Столетов, изучая необычайное свойство света порождать электрический ток, положил  {127}  начало зарождению новых областей электротехники. Открытие Столетова, как мы увидим, имело огромнее значение и для электрической связи.

Замечательно, что в том же 1888 году другой русский учёный, деятель Казанского университета В. А. Ульянин, также работал над изучением взаимодействия света и электричества.

Но Ульянин изучал это явление в иной форме, чем Столетов.

Вначале Ульянин проводил опыты с селеном — веществом, способным под действием света менять своё электрическое сопротивление. Включая пластинку из селена в цепь электрической батареи, он замечал, как возрастает сила тока в цепи при освещении селена. В этих опытах селен служил как бы индикатором света. Работа с селеном в дальнейшем привела Ульянина к большому изобретению: покрыв селеновую пластинку тонким, полупрозрачным слоем другого вещества, сделав некий «бутерброд», Ульянин обнаружил, что это устройство под действием света само рождает ток.

Устройство Ульянина было прообразом широко известных в наши дни фотоэлементов особого типа — так называемых вентильных. Они замечательны тем, что могут служить индикаторами света без посторонних источникоз тока. Эти приборы вместе со своими «одногодками», фотоэлементами, широко применяются в современной электротехнике.

На основе научного наследия Столетова вырос новый, высший раздел электротехники — техника фотоэлементов, электронных ламп, катодных трубок. Этой могущественнейшей области техники предстояло удесятерить силы другого великого русского изобретения и стать вместе с ним сердцем всей современной связи.

Первый в мире радиоприёмник, созданный Поповым.

7 мая 1895 года секретарь Русского физико-химического общества в протоколе заседания общества записал «А. С. Попов сделал сообщение «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» Пользуясь высокой чувствительностью металлических порошков к весьма слабым электрическим колебаниям, докладчик построил прибор, предназначенный для показаний быстрых колебаний в атмосферном электричестве. Основные опыты изменения сопротивления порошков под влиянием электрических колебаний и описанный прибор был показан докладчиком».

Эта бесстрастная протокольная запись навеки вошла в историю развития техники. Она есть не что иное, как «метрическое свидетельство» о появлении на свет одного из величайших изобретений человеческого гения — радио.

Показанный А. С. Поповым прибор — «грозоотметчик», как он его назвал — уверенным звоном отзывался на электромагнитные сигналы, посылаемые вибратором, который был установлен на противоположной стороне большого университетского зала. Присутствовавшим на заседании посчастливилось увидеть первый в мире радиоприёмник. Заканчивая свои доклад, А. С. Попов сказал: «Могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применён к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний».

Доклады и сообщения Попова публиковались печатью всего мира и привлекли к себе самое широкое внимание.

А. С. Попов демонстрирует адмиралу С. О. Макарову первую в мире радиоустановку С картины лауреата Сталинской премии И. С. Сорокина

Александр Степанович Попов (1859–1906)

Особенно занимало всё, что касалось работ Попова, никому ещё не известного итальянца Маркони. Он не только читал каждую заметку в газетах, но и изучал чертежи. По его заказам в мастерских готовились какие-то приборы.

Вскоре после того как Попов во втором своём сообщении Русскому физико-химическому обществу рассказал о дальнейших своих работах по усовершенствованию своего изобретения и продемонстрировал собравшимся работу радиоприёмника, соединённого с телеграфным аппаратом, в газетах всего мира появились статьи о великом изобретении радио и его творце Маркони. Итальянец жил в это время в Англии. Туда он перебрался, рассчитывая, что английские капиталисты охотно дадут ему денег для эксплуатации «его» изобретения. Денег он действительно получил много, но когда учёные многих стран познакомились с «изобретением» Маркони, они установили:

Маркони ничего не изобрёл, он попросту всё бессовестно украл. Построенные Поповым радиостанции вскоре получили практическое применение. В первую очередь изобретением Попова заинтересовались русские моряки. Русский флот стал колыбелью радио. Летом 1897 года А. С. Попов и его сподвижник П. Н. Рыбкин установили свои приборы на кораблях «Европа» и «Африка» для связи в море.

Испытывая свои приборы на этих кораблях, Попов сделал выдающееся открытие. Вот как это произошло.

Однажды радиосвязь между кораблями внезапно прекратилась, несмотря на то, что аппаратура была в полной исправности. В это время между «Европой» и «Африкой» проходил крейсер «Лейтенант Ильин». Когда крейсер миновал корабли, радиосвязь немедленно возобновилась. Попов сразу же нашёл объяснение перерыву в радиосвязи причина этого кроется в отражении радиоволн. Радиоволны, шедшие от «Европы» к «Африке», встретив на пути стальную громаду «Лейтенанта Ильина», отразились от него «Африка» оказалась в «радиотени».

Обнаружив способность радиоволн отражаться и давать «тень», Попов с гениальной прозорливостью указал, что эти явления можно будет впоследствии использовать в практических целях. В своём отчёте об опытах по радиосвязи на море учёный прямо писал. «Применение источника электромагнитных волн на маяках, в добавлении к световому и звуковому сигналу, может сделать маяки видимыми в тумане и в бурную погоду... Направление маяка может быть приблизительно определено —

Так Попов обнаружил явление отражения радиоволн, лежащее в основе радиолокации

пользуясь свойством мачт, снастей и т. д., задерживать электромагнитную волну, так сказать затенять её».

Явление отражения радиоволн, открытое Поповым, в наши дни привело к рождению новой могущественной отрасли радиотехники — радиолокации, о которой мы ещё будем говорить. Буржуазные фальсификаторы истории пытаются приписать первенство в открытии принципа, на котором зиждется радиолокация, американцам Тейлору и Юнгу, проводившим свои опыты в 20-х годах нашего столетия. Но документы неопровержимо говорят о том, что принцип радиолокации был открыт самим великим Поповым.

Попов стремился расширить область применения радиосвязи.

В 1899 году радиостанции были установлены на острове Гогланд и на берегу возле города Котка. Они помогли держать связь между материком и местом, где производились работы по снятию с мели броненосца «Генерал-адмирал Апраксин». Известным русский флотоводец Макаров телеграфировал А. С. Попову: «От имени всех кронштадтских моряков приветствую Вас с блестящим успехом Вашего изобретения. Открытие беспроволочного телеграфного сообщения от Котки до Гогланда на расстоянии 43 вёрст есть крупнейшая научная победа». Радио быстро завоёвывало себе признание. В 1904 году в русском флоте работало уже 75 радиостанций.

А. С. Попову не удалось дожить до дней полного торжества своего бессмертного изобретения. 13 января 1906 года он скончался.

Радио — детище Попова, и никаким фальсификаторам истории, ни итальянскому министру Мерлину, ни маркизу Салари, ни американским радиовралям, ещё и сейчас пытающимся передать приоритет Попова мошеннику Маркони, не удастся скрыть историческую правду.

После изобретения электронной лампы, сделанного физиками, шедшими по стопам великого Столетова, началась новая эра в развитии радиотехники.

Сразу неслыханно возросла дальность радиопередач. Мало того, вместо сухого треска точек и тире в наушниках радиоприёмников  {130}  с появлением ламповых генераторов зазвучали человеческий голос, музыка, пение.

Совершенствование фотоэлемента способствовало появлению новых средств связи — фототелеграфии и телевидения.

И в этих областях решающее слово принадлежит русским. В 1909 году русский инженер Б. Л. Розинг конструирует первый катодный телевизор — родоначальник современной телевизионной аппаратуры.

Розинг с помощью остроумной системы вращающихся зеркал заставил фотоэлемент рассматривать последовательно все участки изображения. В цепи фотоэлемента возник пульсирующий ток. Импульсы тока были тем больше, чем светлее были соответствующие участки изображения. Многократно усиленный электронными лампами, ток мчался к приёмным устройствам. Там он начинал управлять пучком электронов, бегающим по экрану катодной трубки. В полной согласованности с величиной импульсов тока пучок становился то интенсивнее, то слабее. Молниеносно обегающее экран светящееся пятнышко, рождаемое ударами электронов о специальный состав, покрывавший экран, становилось то ярче, то слабее.

Чередование тёмных и светлых пятен на экране приёмника строго соответствовало последовательности тёмных и светлых мест передаваемого изображения. Электронный луч вырисовывал на экране копию изображения.

Принцип, положенный Розингом в основу телевидения, применяется и поныне.

В советское время необычайно развились и электрическая связь по приводам, и радио, и телемеханика, родилась новая автоматика.

Советский учёный П. А. Баев является творцом теории расчёта промежуточных телефонных усилителей. Крупнейшие усовершенствования внёс в телеграфно-телефонную связь П. К. Окульшин, удостоенный за свои труды звания лауреата Сталинской премии.

Советские конструкторы, лауреаты Сталинской премии А. Д. Игнатьев, Л. П. Гурин и Г. П. Козлов создали непревзойдённый по скорости и мощности буквопечатающий телеграфный аппарат. Линии проводной связи протянулись в самые отдалённые уголки нашей необъятной страны.

Открытия и изобретения советских учёных помогли создать аппаратуру для установления связи между Москвой и Дальним Востоком. Это самая длинная в мире линия проводной связи.

Наши связисты научились передавать одновременно по одному и тому же проводу десятки телеграмм и телеграфных разговоров. Между многими городами Советского Союза установлена фототелеграфическая связь.

Приёмная трубка телевизора Розинга

Необычайного расцвета достигло радио, с первых дней советской власти пользующееся исключительным вниманием партии и правительства. В нашей стране работают самые мощные радиовещательные станции.

Новые, совершенные типы фотоэлементов и катодных трубок создали советские конструкторы. С помощью этих приборов в нашей стране осуществлено высококачественное телевидение.  {131} 

Важнейшими звеньями в становлении высококачественного катодного телевидения явились изобретения советских учёных С. И. Катаева, создавшего в 1931 году первую передающую телевизионную катодную трубку с мозаичным экраном (изобретение которой американцы стараются приписать себе), и Л. А. Кубецкого, построившею фотоэлемент необычайно высокой чувствительности — так называемую трубку Кубецкого. На ничтожно малый свет эта трубка способна отзываться сильными электрическими импульсами. Каждый электрон, выбитый из катода трубки, соударяясь с рядом дополнительных электродов, выбивает из них новые электроны, и, таким образом поток электронов лавинообразно растёт.

Радиотехника наших дней не исчерпывается радиосвязью и радиовещанием. Её методы и приборы используются многими отраслями техники.

На наших заводах существуют автоматические линии станков — длинные шеренги автоматов, полностью обрабатывающих деталь, передвигающуюся вдоль линии. На электростанциях дежурные автоматы стелят за электрохозяйством: контролируют величину напряжения и силы тока производят необходимые отключения и т. д.

Широко применяется у нас и управление на расстоянии.

Телемеханически из одного пункта осуществляется, например, управление механизмами канала имени Москвы, его мощными насосными станциями. Единому управлению подчинены также и гидроэлектростации канала, что сделало их работу чёткой и согласованной.

Глазами и мозгом этих автоматических механических устройств являются электронные приборы.

В радиотехнике в наши дни возникла новая, замечательная область — радиолокация.

Создание мощных коротковолновых передатчиков и антенн, дающих остронаправленный радиолуч, и повышение чувствительности приёмников позволили использовать явление отражения радиоволн, открытое Поповым, для нового усиления чувств человека.

Первые радиолокаторы были созданы в Советском Союзе задолго до того, как они появились в Англии, Америке и Германии.

Передатчик радиолокатора подобен прожектору. Его параболические зеркала или иные направляющие устройства концентрируют вырабатываемые ультракороткие радиоволны в мощный направленный пучок.

Встретив скрытый тьмой, туманом, облаками самолёт, корабль, айсберг, этот пучок, словно струя воды, разбрызгивается во все стороны. Часть этих «брызг» — радиоэхо — возвращается к радиолокатору.

Приёмник ловит это радиоэхо, и на экране радиолокатора появляется световой сигнал, позволяющий узнать, где, в каком направлении и на каком расстоянии находится преграда, встреченная радиоволнами.

В радиолокации, в этом замечательном достижении современной радиотехники, тоже сверкает русский гений.

РУССКИЕ МЕТАЛЛУРГИ

В историю металлургии русские люди вписали множество ярких страниц. Первое их знакомство с металлом произошло ещё в глубокой древности.

Можно назвать десятки мест на юге, на севере, на востоке нашей родины, где археологи, исследуя древнейшие стоянки и городища, находили и находят бронзовое и железное оружие, металлическую утварь, украшения. На Урале, в Якутии, в Заонежье, в центре европейской части СССР сохранились следы древних рудников, обнаружены простейшие литейные приспособления, а также шлаки — отходы плавки металла, выброшенные древними металлургами из своих печей. Учёные оценивают давность этих находок в две-три тысячи лет.

Можно указать целые районы на северо-западе нашей родины: Карелию, Каргополье, Устюжну Железнопольскую, где раскопки обнаруживают остатки железоделательных промыслов, существовавших здесь ещё в начале нашего тысячелетия

Здесь, под толстым слоем земли, исследователи разыскивают поселения, где почти при каждом жилье были устроены одна-две домницы — печи для выплавки железа.

Эти печи, далёкие предки современных домен, были невелики по размерам и устроены очень просто. Домницы представляли собой каменные конические сооружения — широкие вверху, сужающиеся книзу. Сверху в печь загружались вперемежку руда и древесный уголь: слой угля, слой руды. Снизу сквозь небольшое отверстие сам собой, как в жаровую трубу самовара, в печь поступал воздух. Так самым  {133} 

Разрез сыродутного горна

примитивным способом осуществлялось «воздушное дутьё» в первых металлургических печах.

Позднее металлурги стали нагнетать воздух в печь с помощью ручных мехов, похожих на те, что встречались ещё сравнительно недавно в старых кузницах. Угли, раздуваемые мехами, жар давали небольшой. Руда даже не расплавлялась, и «восстановленное», освобождённое от кислорода железо извлекалось из домницы мягким, тестообразным куском — «крицей». Так называли его за сходство с комом икры. (Крица — увеличительное от слова икра)

Ком железа, выплавленный в домнице, имел неправильную форму и крупнозернистую поверхность. В крице чистый металл был перемешан со шлаками — сплавами землистых примесей руды. Крица была насыщена ими, как губка водой. Чтобы освободить железо от шлаков, древние металлурги били раскалённую крицу ручными молотами, «выжимали» эту железную губку. После долгого проковывания получался ком чистого мягкого железа. Его рубили на куски и отправляли в кузницы. На этом металлургический процесс кончался. Конечно, он был ещё очень примитивен. Так же действовали в те времена не только в нашей стране, но и во всех странах, где производили металл. А было их очень немного — Бавария, Англия, Швеция...

По количеству выплавляемого металла Русь занимала среди них одно из первых мест. Особенно славились своим железом северные Новгородские земли. Целая область там с тех пор так и называется «Устюжна Железнопольская».

Искусство добывать и обрабатывать металл приняло здесь большой размах. Добыча металла в этих краях была таким же народным промыслом, как рыболовство и охота.

В героические годы битв с татарскими поработителями металлурги наших северных земель сумели наладить подлинно массовое производство превосходного по качеству оружия.

Защитники родины получали из этих районов тысячи мечей, копий, стрел. Одна только Устюжна Железнопольская ковала в год сотни тысяч «подмётных рогулек», или, как по-другому называли их наши предки, «чеснока» (колючих железных шипов), которыми засыпались речные броды для того, чтобы ими не могла воспользоваться татарская конница.

Позднее, в конце XIV — начале XV века, когда появился порох, особенно ярко мастерство русских металлургов проявилось в производстве огнестрельного оружия.

Русские литейщики одними из первых в мире начали отливать медные пушки, которые появились у нас вскоре после изобретения пороха.

Домница — прообраз домны

Далеко разнеслась слава и о железнопольских «волконейках» — пищалях, сваривавшихся из железных полос.

О выдающемся мастерстве русских литейщиков свидетельствуют современные им документы. Посол германского императора Максимилиана — Бухау, приезжавший в Москву в 1576 году, сообщал своему монарху, что «на Руси отливают столь большие чугунные пушки, что воин в полном вооружении, стоявший на дне их, не мог достать рукой до их края». Германскому дипломату вторит автор книжки «Описание  {134}  посольства Клейна». «У каждой роты, — пишет он, — было полевое орудие, очень аккуратно отлитое и искусно выработанное или умело выкованное из железа при помощи молота».

Наконец, об искусстве русских литейщиков красноречиво говорят их творения, сохранившиеся до наших дней «Царь-пушка»! Кто не слыхал об этом изумительном произведении русского литейщика Андрея Чохова. Без малого четыре века стоит в Московском Кремле исполинское орудие весом около 2 500 пудов (или около 40 тонн), украшенное причудливыми барельефами, и до сих гор поражает своими размерами и мастерством выполнения. «Царь-пушка» — памятник высокой конструкторской и технологической культуры русских техников, трудившихся в годы далёкого прошлого.

Вооружение армии превосходной и многочисленной артиллерией требовало много металла. В металлических изделиях всё больше нуждалось и всё хозяйство Руси. Особенно большой спрос на металл предъявляли строители.

Железа, выплавлявшегося примитивными, малопроизводительными домницами, нехватало. На смену им пришли более совершенные и мощные печи-домны.

С появлением домен изменился и металлургический процесс. В главных чертах устройство домны не отличалось от домницы. Домна так же загружалась сверху, так же снизу поступало в неё дутьё, но она была значительно крупнее, выше своей предшественницы. Это-то и сказалось на ходе плавки. В домну помещалось больше угля и железа. Соприкосновение их стало продолжаться дольше. Уголь, вернее углерод, успевал не только полностью восстановить всю руду, но и насытить собою получившееся железо. Железо, опускаясь в печи и насыщаясь всё больше и больше углеродом, превращалось сперва в сталь, затем в чугун.

Чугун плавится при меньшей температуре, чем железо, а в домне к тому же жар был намного сильнее, чем в домнице. Поэтому конечным продуктом плавки был жидкий чугун, который металлурги выпускали из печи в конце плавки. Такое изменение позволило сделать работу печи непрерывной: загружать её по мере надобности и периодически выпускать из неё шлак и чугун.

Чугун не был только что появившимся незнакомцем. С ним металлурги встречались и при получении кричного железа, когда по каким-нибудь причинам в печь поступало много воздуха. Вначале его принимали за шлак и выбрасывали. Потом стали пускать в ход — делать из него отливки.

С появлением домен чугун стал единственным продуктом, получавшимся из руды. Это способствовало развитию литейного дела. По соседству с домнами устраивались литейные дворы, где делались крупные отливки. Но вместе с тем появились затруднения в тех случаях, когда надо было получать ковкий металл — железо и сталь. Кузнецам приходилось подолгу греть чугун в горнах, сильно обдувая его воздухом, чтобы «выжечь» часть углерода и этим сделать металл мягче, пластичнее.

Однако затруднения эти отступали на второе место при сравнении с главной выгодой, которую принесли с собой домны, — высокой производительностью. Секрет её скрывался не только в непрерывности работы  {135} 

Воздуходувное устройство старинной домны приводилось в действие водяным колесом

и большой ёмкости печей, но главным образом в усовершенствовании дутья. Именно усиление воздушного дутья позволило создать высокую печь. Нельзя было значительно увеличить толщину слоёв угля и руды, засыпаемых в печь, пока мехи приводились в действие силами человека, как это было в домницах. Ручные мехи не могли прогнать воздух сквозь 3–4-метровый слой сырья.

Эта трудность была преодолена, когда металлурги призвали себе на помощь силу воды, когда воздуходувные мехи стали приводиться в ход мельничными колёсами. Замечательное искусство русских «водяных людей», строителей гидравлических силовых установок, и мастеров, создавших мощные мехи, помогло возвести в начале XVII века на берегах реки Тулицы высочайшие в мире домны.

Через несколько лет после возникновения металлургического завода в Туле, неподалёку, в Поротове, был построен другой такой же завод. Затем по соседству появились Каширские чугунолитейные заводы.

Так в районе Тулы в короткий срок вырос большой горнозаводский центр, оснащённый превосходной техникой. Это было крупным успехом русской металлургии. За ним вскоре последовали и другие успехи, имевшие уже мировое значение.

* * *

В трудах исследователей русской металлургии приводятся очень интересные цифры, показывающие рост выплавки металла в нашей стране в XVIII веке. 150 тысяч пудов чугуна выплавили русские домны в начало этого века и около 10 миллионов пудов — в конце.

Иначе говоря, за сто лет производство чёрного металла увеличилось более чем в 66 раз! Такой бурный рост металлургической промышленности позволил России обогнать все страны и занять первое место в мире по производству металла.

Необычайно быстро завоевала русская металлургия это первенство.

Уже к 1724 году Россия оставила позади по производству металла не только Францию, Германию и США, но и Англию, до того обладавшую наиболее мощной горнозаводской промышленностью.

Панорама Пороховского металлургического завода XVIII век.

«Старый соболь», которым метилось уральское железо

Начало мощному развитию русской металлургии положил Пётр I.

Великий преобразователь государства, создатель первоклассной армии и флота, он понимал, что основой всей государственной и военной мощи России может стать только сильно развитая промышленность и в первую очередь металлургическая.

И потому не один из петровских указов говорил о том, что «российское государство перед многими иными землями преизобилует и потребными металлами и минералам благословенно есть» и требовал «прилежного устроения рудокопных заводов».

В результате деятельности Петра в России возникли новые металлургические центры — Воронежский, Вяземский и другие, и необычайно развился Урал, где ещё при жизни Петра выросло 16 заводов. Всего же за XVIII век на Урале было построено 123 завода чёрной металлургии и 53 медеплавильных.

Сказочный по тому времени рост русской металлодобывающей промышленности уже в первые годы XVIII века принёс блестящие результаты. Несомненно, что в числе других причин, принёсших России победу над Швецией — сильнейшим агрессором, страной, обладавшей развитой индустрией, — были и успехи отечественной металлургии.

Могучий поток металла из русских домен удовлетворил потребности не только нашей страны, её армии, флота и хозяйства Россия стала главным поставщиком металла на мировом рынке. Любому иному железу предпочитали русское, уральское. Отмеченное клеймом «Старый соболь» уральское железо не имело соперников. Будучи не в силах конкурировать с русскими металлургами, иностранные промышленники нередко подделывали уральское клеймо, чтобы обеспечить сбыт своему железу.

Отличное качество уральского металла объяснялось прежде всего тем, что уральцы выплавляли его из превосходной руды — магнитного железняка.

Правда, залежи магнитного железняка были и в других странах: Норвегии, Швеции, США. Но там не умели извлекать металл из этой богатой и не содержащей вредных примесей, но очень неподатливой руды.

Секретом плавки магнитного железняка первыми, задолго до иностранцев, овладели русские металлурги. Их особое мастерство было второй причиной прекрасных качеств уральского железа. К тому же уральцы умели выжигать очень чистый уголь, не засорявший металл примесями. С законной гордостью писал современник об открытии его соотечественниками способа плавить магнитный железняк. «И то дело будет такое диво, что во всей вселенной не бывало... чтобы из магнита железо плавить...»

И заграница действительно вынуждена была дивиться. Из Голландии, куда послали на пробу первые образцы железа, добытого из магнитного железняка, сообщили: «лучше и быть невозможно».

Русский металл всюду был желанным товаром. Особенно много покупала его Англия, которая испытывала настоящий металлический голод. Её металлургия из-за безудержной вырубки лесов лишилась топлива и приходила в упадок. А всё развивающаяся промышленность нуждалась в металле для строительства прядильных машин, ткацких станков, позднее — паровых машин. Этот голод утолила Россия. В 1716 году  {137}  Англия купила первую партию русского металла — 2 200 пудов, а в 1732 году — уже более 200 000 пудов. Во второй половине XVIII века три пятых ввозимого в Англию металла шло из России. В споём труде «Русская техника» известный советский исследователь, лауреат Сталинской премии профессор В. В. Данилевский, рассказывая об этих успехах русской металлургии, так оценивает их значение.

«Событие всемирно-исторического значения — промышленная революция XVIII в. в Англии — основано в значительней мере на использовании труда русских людей, добывавших руду, выплавлявших чугун и ковавших на Урале звонкое железо, отравляемое в Англию.

Овеществлённый труд русских горняков и металлургов XVIII в лёг в основание созданной впервые в истории крупной машинной индустрии».

* * *

Пётр I явился не только организаторам строительства новых металлургических, заводов, но совместно со своими соратниками — Василием Никитичем Татищевым и другими — положил начало русской горнозаводской школе — одной из первых в Европе.

В 1720–1722 годах Татищев, будучи на Урале, основал школы для обучения горному делу. В своём наказе о школах он писал, что ученик должен «не только присматриваться, но и руками по возможности применяться и об искусстве ремесла — в чём оно состоит — внятно уведомиться и рассуждать...».

В результате хорошей постановки обучения русские горнозаводские школы на протяжении XVIII века, по свидетельству многих историков, славились своими выучениками, как «самыми дельными в то время людьми для горной службы».

И они действительно заслужили эту славу! Воспитанником Екатеринбургской «арифметической» школы был Козьма Дмитриевич Фролов — один из крупнейших знатоков горного дела в России, изобретатель золотопромывочных машин, творец величайшей в XVIII веке гидросиловой установки. Воспитанником той же Екатеринбургской школы был Иван Иванович Ползунов, обессмертивший своё имя как изобретатель первого универсального парового двигателя. Воспитанниками этих школ, наконец, были сотни безвестных простых русских людей — новаторов, обогащавших отечественную технику немалым числом открытий, изобретений, усовершенствований.

«Царь-колокол» — гордость русских литейщиков

Плечом к плечу с людьми, получившими специальное образование, трудились и простые рабочие-металлурги, сумевшие силой своего таланта превзойти вершины мировой техники того времени. Таковы, например, отец и сын Маторины, оставившие по себе славную память как литейщики знаменитого «Царь-колокола». История создания этого металлического гиганта очень поучительна.

Словно своеобразную эстафету через многие десятилетия про несли русские техники идею «Царь-колокола» — идею рекордной отливки. В первый раз «Царь-колокол» был отлит при Борисе Годунове. Вес его тогда составлял более 2 100 пудов. Во время пожара в Кремле колокол разбился. Царь Алексей Михайлович, чтобы отлить новый, ещё больший, восьмитысячепудовый колокол, вызвал мастеров из Австрии. Они попросили у него пять лет сроку,  {138} 

Василий Никитич Татищев (1686–1750)

так как, заявили они, труды эти «весьма велики и бессчётны». Тогда к царю явился русский мастер, имя которого, к сожалению, не сохранилось, и взялся выполнить работу за год. Он сдержал своё слово, действительно отлив колокол весом в 8 000 пудов!

Отливок такого размера не знала техника.

В 1701 году при пожаре в Кремле «Царь колокол» снова разбился. Правительство, решившее создать новый «Царь-колокол», обратилось в 1731 году к знаменитому европейскому механику Жермену, предлагая ему взять на себя труд по отливке. Прославленный мастер, однако, отказался, сочтя такое предложение за шутку. Тогда за отливку взялись русские люди — отец и сын Иван Фёдорович и Михаил Исанович Материны — и выполнили то, что зарубежным специалистам казалось немыслимым. Мало того, Жермену предлагали сделать отливку весом в девять тысяч пудов. Материны добавили нового металла к обломкам разбитого колокола и создали колосс, весивший 12 327 пудов, то-есть без малого 200 тонн. Это был рекорд, во много крат превосходивший все самые выдающиеся достижения зарубежных литейщиков «Царь-колокол», отлитый Материными, по весу более чем в три раза превосходил колокол, находившийся в древней столице Японии — Киото, и почти в четыре раза китайский — бейпинский, считавшиеся в то время самыми большими.

* * *

В XVIII веке Россия не только располагала замечательными специалистами, в совершенстве владевшими секретами получения металла и его обработки, не только славилась самой большой и мощной горнозаводской промышленностью, — наша страна шла впереди и по совершенству металлургической техники. Россия славилась крупнейшими в мире доменными печами. Это вынуждена признать и западная буржуазная история техники.

Разрез плавильной печи и формы, в которой отливался «Царь колокол».

Один из виднейших её представителей немецкий учёный Бек так пишет о «сибирских» (то-есть уральских) домнах тех времён.

«Сибирские домны — величайшие и лучшие древесноугольные доменные печи, которые были до тех пор построены, и все, также и английские печи, по производительности были далеко ими превзойдены. Они были с мощными цилиндрическими воздуходувками с водяным приводом. Сибирские домны имели от 35 до 45 футов (от 10,5 до 12,96 м) в высоту, от 12 до 13 футов (от 3,6 до 3,9 м) в поперечнике в распаре, имели  {139} 

Старинный чертёж разреза уральской домны Титульный лист книги Г. Махотина о металлургическом производстве

шесть цилиндрических воздуходувных мехов и производили в неделю от 2 000 до 3 000 центнеров чугуна, каковая мощность тогда не была достижимой даже для величайших английских коксовых домен».

К этой красноречивой характеристике следует добавить, что уральские доменные печи были к тому же и самыми экономичными. Домны Нижнетагильского и Невьянского заводов, например, тратили на выплавку одного пуда чугуна 1¹/₁₅–1²/₃ пуда угля, то-есть в 2–3 раза меньше, чем лучшие европейские доменные печи.

Горячая любовь к своей родине, желание сделать её сильнее воодушевляли русских техников. Творческое дерзание, непрерывное искание лучших технических решений, свойственные представителям русской технической мысли, являлись причиной крупных успехов уральских доменщиков.

Главнейшие из новшеств, введённых уральцами для улучшения своих домен, были направлены к совершенствованию системы доменного дутья.

Вспомним, что появление мощных, приводимых водой воздуходувных мехов стало рубежом между детством и отрочеством металлургической печи.

Эти мехи позволили превратить небольшие печи в куда более производительные домны, они изменили ход металлургического процесса, придали ему вид, в котором он, в общем, существует и поныне. В течение многих столетий система доменного дутья служила тем главным звеном, ухватившись за которое металлурги не раз вытягивали всю доменную технику на новую высоту.

В XVIII столетии в России было сделано два важных усовершенствования воздуходувного устройства домны.

Одно из них принадлежит Григорию Махотину, создавшему в 1743 году так называемую двухфурменную систему дутья. Чтобы оценить по достоинству заслугу этого русского изобретателя, проследим историю доменной воздуходувки.

Первые мехи, как мы знаем, по конструкции были очень похожи на обыкновенные кузнечные такие же два треугольных деревянных щита, соединённые шарниром, такая же кожаная «гармошка» между этими щитами. Разница была лишь в размерах Доменные мехи были гораздо больше кузнечных. Недаром их приводили в действие силой воды. Доменная воздуходувка отличалась от кузнечной ещё и числом мехов. Около домны их было, как правило, несколько. Пока одни мехи сжимались и гнали воздух в печь, другие раздувались, набирались сил, чтобы через минуту прийти на смену обессилевшим, выдохшимся. От этого дутьё получалось более плавным.

С домной мехи соединялись посредством трубок — сопел, как называют их теперь инженеры. Внутрь печи сопла проникали сквозь отверстие в её стенке — фурму. Фурма у домны была одна, и мехи теснились около неё. В таком виде воздуходувки просуществовали очень долгое время — целые столетия.

Важным событием в истории воздуходувки явилось рождение деревянных мехов. На первых порах деревянные мехи были устроены  {140} 

Ящичные воздуходувные мехи

почти так же, как и их предшественники — кожаные мехи Только делались они целиком из дерева. Кожаная «гармошка» была заменена дощатыми стенками. Такими стенками снабжались оба щита меха — и верхний и нижний, так что в целом деревянные мехи были похожи на два клиновидных ящика, плотно входивших друг в друга. Покачивая один ящик вокруг шарнира, можно было вытеснить заключённый внутри мехов воздух.

Некоторое время спустя появилась другая конструкция деревянных мехов — так называемые ящичные мехи. Они действительно состояли из двух прямоугольных ящиков, вставленных один в другой, открытыми доньями навстречу. Работали эти мехи уже не при покачивании одной половинки, а при простом вдвижении и выдвижении одного из ящиков.

Новые мехи обладали серьёзными достоинствами. Их можно было сделать очень большими, тогда как размеры кожаных мехов ограничивались величиной шкур, из которых готовили «гармошку». Ещё важнее было то, что деревянные мехи развивали большее давление, потому что их можно было сжимать с такой силой, при которой кожаные «гармошки» полопались бы.

Когда по соседству с домной поселились ящичные мехи, огромной печи стало легче «дышать», словно она обрела новые могучие лёгкие. Домна смогла вырасти. Но попрежнему фурма — это подобие дыхательного горла — у неё оставалась одна. А это мешало печи разрастись ещё больше. Через одну фурму так же трудно равномерно насытить воздухом огромное чрево домны, как проветрить одной форточкой театральный зал.

Новые возможности открылись перед домной после того, как появилась изобретённая русским металлургом Григорием Махотиным двухфурменная система дутья. Домна, образно говоря, получила второе «дыхательное горло», сквозь которое она смогла вдыхать дополнительные порции воздуха. Самое важное в этом изобретении было то, что струи дутья поступали теперь в печь с двух сторон.

Воздух стал легче проникать во все уголки домны. Меньше оставалось в ней «застойных» областей, где процесс восстановления металла шёл вяло. Процесс плавки металла, — как говорят, ход домны, — не только ускорился, но и стал ровнее.

Путь, указанный Махотиным, оказался плодотворным. За две сотни лет, прошедших со дней Махотина, число фурм, питающих домну воздухом, возросло до восьми, десяти и даже шестнадцати.

Изобретение Махотина, как мы видим, помогло создать обильное, более равномерное дутьё. Но перед металлургами встала уже и другая задача: было необходимо увеличить давление воздуха, нагнетаемого в доменную печь. Это позволило бы строить ещё более высокие, ещё более производительные печи.

«Лёгкими» домны всё ещё служили ящичные мехи, а они в силу несовершенства своей конструкции не могли производить дутьё такого большого давления, которое нужно для очень высоких доменных печей. Эти мехи, когда-то вдохнувшие в домну силы для нового роста, к середине XVIII века превратились уже в оковы, задерживающие рост печи.

Эти оковы разорвал великий русский техник — Иван Иванович Ползунов.  {141} 

Цилиндрическая воздуходувка конца XVIII века

В 1765 году Ползунов изобрёл совершенно новый тип воздуходувки — цилиндрическую воздуходувку.

Это изобретение он совершил, идя к главном своей цели — созданию парового двигателя, способного вытеснить из промышленности примитивное вододействующее колесо. Замыслив постройку могучего заводского двигателя, которому была бы по плечу всякая работа, Ползунов должен был решить и немаловажный вопрос о том, какое первое поручение дать своему детищу, чтобы всем стало сразу ясно его превосходство над малосильным мельничным колесом. Это должна была быть тяжёлая и важная работа — своеобразное «узкое место» современной ему промышленности.

Прекрасный знаток техники своего времени, Ползунов безошибочно определил: таким «узким местом» является дутьё в металлургических печах. Первое важное применение для паровой машины было найдено.

Однако Ползунову было ясно, что нельзя просто заменить мельничное колесо паровой машиной, оставив нетронутыми остальные устройства воздуходувной установки. В таком случае маломощные ящичные мехи «отомстят» за разлуку с мельницей. Они набросят оковы и на двигатель, не дадут ему развернуться во всю силу, скроют от глаз людей многие достоинства новой могучей машины.

Ползунов решил по соседству с его двигателем должна работать новая воздуходувка. И он конструирует её. Цилиндрическая воздуходувка Ползунова по устройству очень сходна с паровой машиной, только работает она буквально «наоборот».

В цилиндре паровой машины расширяется пар, и он толкает поршень, в воздуходувке же поршень толкает воздух и сжимает его. Воздуходувка Ползунова способна была производить дутьё куда более высокого давления, нежели ящичные мехи. Мощные струи воздуха, нагнетаемые ею, без труда могли пронизать раскалённую толщу руды и угля в самой высокой печи того времени.

Именно благодаря цилиндрической воздуходувке в конце XVIII века русские люди возвели на Урале высочайшие в мире домны, о которых впоследствии с таким восхищением писал немецкий учёный Бек.

Воздуходувки новой конструкции вытеснили ящичные мехи и более ста лет безраздельно господствовали в металлургии, достигнув к концу прошлого века огромной мощи.

Ивану Ивановичу Ползунову принадлежит и ещё одно важное изобретение в области воздуходувных устройств. Он построил оригинальный «аккумулятор дутья» — «воздушный ларь», как назвал его сам изобретатель

Это был действительно «ларь» — большой деревянный ящик, в который входили воздухопроводы от всех мехов или цилиндров, обслуживавших металлургическую печь, а из него уже шли трубы к фурмам. «Ларь» действовал наподобие резинового шара пульверизатора. Он  {142} 

Современная советская турбовоздуходувка.

принимал в себя отдельные порции воздуха из цилиндров, а направлял в фурмы непрерывную струю. Ход печи от этого становился ещё более ровным.

В главе «Создатели двигателей» нам ещё придётся рассказывать о замечательной деятельности гениального изобретателя Ивана Ивановича Поленова. Сейчас же, оценивая вклад великого новатора в металлургию, мы должны подчеркнуть, что именно он первым «пресёк водяное руководство» в металлургии, сдружил её с паровой машиной и открыл этим широкие горизонты перед важнейшим из производств.

* * *

Тогда же, в XVIII веке, когда так блестяще проявила себя русская металлургическая техника, было положено начало и научным основам металлургии.

Почин здесь принадлежал Михаилу Васильевичу Ломоносову. В 1763 году гениальный учёный издал свой труд. «Первые основания металлургии, или рудных дел», написанный ещё в 1742 году. Это были действительно первые основания научной металлургии.

Ко времени выхода в свет этого груда в мировой технической литературе книги, посвящённые металлургии, насчитывались единицами. К тому же это были лишь описания отдельных заводов и рудников и пользоваться такими описаниями могли только в тех местах, о которых эти книги рассказывали. Металлурги других заводов, имевшие дело с иными рудами, иным топливом, бессильны были что-либо извлечь для себя из подобных изданий.

Научного труда, обобщающего практику, дающего общие законы металлургического производства, до Ломоносова не было.

А нужда в нём была огромная. О ней мы можем судить по тому, как встречен был ломоносовский труд. Обращает на себя внимание уже то, что издан он был очень большим для того времени тиражом — 1 225 экземпляров.

Поражает и спрос на эту книгу. Из архивных документов, например, известно, что почти сразу же после выхода в свет «Первых оснований металлургии» только на Колывано-Воскресенские заводы было отправлено 100 экземпляров этой книги, число по тому времени тоже очень значительное.

Профессор В. В. Данилевский, оценивая одно из приложений, которыми Ломоносов сопроводил свой труд, пишет: «Такие труды Ломоносова, как «О слоях земных», представляют классический образец того, как надо бороться за развитие производства».

Ярким, выразительным языком рассказал Ломоносов о главнейших моментах добычи металла, научно обобщил богатый опыт, накопленный к его времени в этой области, дал множество ценных советов.  {143} 

Титульный лист книги М. В. Ломоносова

С присущей ему прозорливостью Ломоносов высказал здесь целый ряд идей, получивших развитие только в позднейшие времена.

Так, начиная свой труд с описания металлов и полуметаллов, «добывать которые есть задача металлургии», Ломоносов специально останавливается на «пробирном искусстве», нужном для каждого металлурга, чтобы производить анализы рудного сырья и полученных металлов. Простыми, понятными рядовому металлургу словами он говорит о том, как делать такие пробы, рассказывает об основах количественного анализа. Приёмы «пробирного искусства», которым учил Ломоносов, долго сохранялись в научном арсенале металлургии. А многие из них живы и сейчас.

Далее, описывая устройство печей для выплавки «металлов из руд в слиток», автор настойчиво рекомендует проводить опытные, исследовательские плавки. «Искусные плавильщики, — пишет он, — сперва сысканную руду разными образцами с разными материями через плавление пробуют, и который способ больше металла подаёт без излишней траты, тот и употребляют».

Ломоносов пишет также о необходимости обогащения руд. Он учит, как надо отделять бедные руды, содержащие мало металла, от богатых. Он предлагает обогащать руды — освобождать их от «пустой», лишённой металла породы: просеивать их или отделять ненужные примеси с помощью воды. Требование обогащать руды, чтобы освободить металл от вредных примесей и избежать траты топлива на расплавление пустых пород, впервые прозвучало из уст Ломоносова.

Мы знаем, как часто гений Ломоносова на десятилетия, а то и на столетия вперёд освещал пути развития и целых наук и отдельных их отраслей и разделов. Таким же светоносцем предстаёт перед нами и Ломоносов-металлург.

О том, как далеко видел он, призывая своих современников-металлургов изучать «пробирное искусство», делать пробы руд «через плавление», осуществлять обогащение руд, мы можем с гордостью убедиться, побывав на современном металлургическом заводе

Лаборатория металлурга. Рисунок из книги Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел»

Мы увидим там огромную научную лабораторию, посвящённую «пробирному искусству» где руководствуясь точнейшими знаниями, трудятся металлурги исследователи. С помощью хитроумных аппаратов они кропотливо изучают руды и топлива. Посредством сложных химических приборов проводят всевозможные анализы металлов.

Мы увидим, как, пользуясь указаниями лаборатории, инженеры руководят работой огромных машин, подготавливающих руды к плавке, регулируют загрузку гигантских доменных и мартеновских печей и устанавливают режим их работы.  {144} 

Схема, сделанная Ломоносовым для пояснения его теории движения газов в шахтах, пещерах, пламенных печах и т.д.

Побывав на заводах, работающих на бедных рудах, мы увидим большие корпуса обогатительных фабрик, где ежедневно перерабатываются десятки тысяч тонн сырья.

На одних фабриках руды раздробляются, потом очищаются от «пустой» породы промывкой, сушатся, пропускаются мимо магнитов, улавливающих частицы, богатые металлом. Другие фабрики используют иные способы обогащения. Но цель у них одна — послать в плавку руду, требующую для восстановления мало топлива и дающую много хорошего, без вредных примесей, металла.

Само собой понятно, что и исследовательские металлургические лаборатории и обогатительные фабрики наших дней смогли вырасти лишь на основе новейших научных данных, что их рождению предшествовали десятилетия упорнейшей работы многих учёных. Но первым вложил в это дело свой труд Михаил Васильевич Ломоносов.

Следует особо остановиться на приложении, названном «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном, из первого тома новых комментариев», которым Ломоносов сопроводил свою книгу.

Посвятив начало этого приложения исследованию естественного проветривания шахт, Ломоносов создал точную, изложенную «математическим порядком» теорию движения воздушных потоков в шахтах. Блестяще найдя решение этой частной проблемы, Ломоносов делает гениальное обобщение и применяет свою теорию к изучению движения нагретых газов в пещерах и пламенных печах.

Чертёж разливочной машины, применявшейся на Алтае в восьмидесятых годах XVIII века

Значение этой теории Ломоносова не исчерпано и поныне. Она излагается в учебниках и энциклопедиях как «гидравлическая теория движения пламени и лёгких газов» и помогает инженерам в расчётах домен, мартеновских и нагревательных печей.

Книга Ломоносова «Первые основания металлургии, или рудных дел» на протяжении более полустолетия верой и правдой служила русским металлургам как прекрасное руководство. Большую помощь оказал великий Ломоносов своим соотечественникам, овладевавшим рудными богатствами Урала, Сибири, Алтая, Украины...

Однако нашлись люди, пытавшиеся отнять у Ломоносова славу основоположника научной металлургии, зачеркнуть его заслуги в этой области. Сделано это было уже после смерти Ломоносова. В 1776 году в «Санкт-Петербургских ведомостях» появилась статейка, утверждавшая, что «Первые основания металлургии» будто бы не оригинальный труд русского учёного, а всего лишь перевод немецкой книжки.

Не представляло труда опровергнуть это клеветническое измышление. «Оригинал», о котором сообщала газета, описывал всего-навсего работу одного из заводов Германии, на котором автор этой книжки был управляющим. К тому же это сочинение и по размерам было куда меньше фундаментального труда Ломоносова.

Однако в «Санкт-Петербургских ведомостях» опровержения не последовало.

Здание Горного института в Ленинграде — одного из старейших технических учебных заведений мира

И долго ещё недруги Ломоносова и всей русской науки пытались козырять сочинённой ими клеветой.

В 1774 году спустя одиннадцать лет после выхода в свет труда Ломоносова, в истории русской металлургии произошло ещё одно крупное событие в Петербурге состоялось торжественное открытие Горного института, первого гражданского высшего технического учебного заведения России.

Характерно что в деле подготовки горных инженеров Россия оказалась впереди многих европейских стран. Во Франции, например подобное высшее учебное заведение было основано двадцатью годами позже. А в Англии и США институты горных инженеров были организованы лишь в XIX веке.

Горный институт, из стен которого выходили прекрасные специалисты немало способствовал расцвету отечественной металлургии. Не отставали от учёных-специалистов и передовые металлурги-практики обогатившие нашу горнозаводскую промышленность конца XVIII-начала XIX столетия большим числом изобретений.

Так в эти годы русскими техниками были построены первые в мире механизмы для розлива меди и свинца. Они применялись на Сузунском, Барнаульском и других русских заводах. До нас дошёл и чертёж одной из этих машин, который в 1798 году «с построенного сочинял унтер-шихтмейстер Андрей Бессонов».

Ныне механизированный розлив чёрных и цветных металлов применяется на сотнях заводов. У домен, у медеплавильных печей стоят механизмы, приходящие на помощь металлургам в самый ответственный момент — в момент выпуска из печи готового металла.

Как только откроется лётка печи и из неё вырвется ослепительная струя разливочный механизм вступает в действие. Он принимает подвижную горячую жидкость в лоток и направляет её в изложницы — формы, в которых металл застывает. По-разному устроены эти механизмы. Если печь маленькая и формы, способные принять всю плавку, умещаются перед лёткой, разливочный механизм снабжают вращающимся лотком, который обходит по очереди изложницы и наполняет их. У больших же печей устанавливают механизмы с подвижными изложницами. Сцепленные наподобие тракторной гусеницы, они вереницей проходят  {146}  мимо лотка, наполняются металлом, сбрасывают застывшие тушки и возвращаются за новой порцией.

Велика заслуга русских техников, создавших механизм, освобождающий людей от тяжёлого и опасного труда, сберегающий металл от порчи.

Но напрасно мы стали бы искать в зарубежной технической литературе указаний на первенство русских в этом важнейшем изобретении. Буржуазные историки техники разделили славу между Пирсом, запатентовавшим свой механизм для розлива лишь в 1895 году, и Уокером, построившим такую машину ещё на два года позже.

Также первыми в мире русские металлурги начали строить печи-вагранки, плавящие чугун для крупных отливок. Уже в 1794 году на Гусевском заводе Баташова существовала литейная с двумя вагранками Каждая из них давала в день по 60 пудов жидкого чугуна. Вагранки работали и на Сентульском заводе.

В нашей стране родилась и первая литейная с вагранками, не зависящими от домен.

Чтобы оценить значение этого новшества, вернёмся немного назад. Вспомним, что когда появилась домна, большое развитие получило литейное дело. И это понятно. Домны давали много расплавленного чугуна, который нетрудно было разлить по формам, стоящим тут же у печи. Отлитые таким путём изделия стоили дёшево и вполне удовлетворяли заказчиков. Но когда быстрыми шагами начало развиваться машиностроение, повысились и требования к качеству литья. Чтобы строить прочные и хорошие машины, нужны были и прочные детали. А отливки из только что полученного чугуна, — как его называют, чугуна «первой плавки», — как раз не отличались особой прочностью. Чугун первой плавки обычно содержит в себе много примесей, что скверно отражается на качестве отливки.

Затруднение, в которое попали и металлурги и машиностроители, устранили русские новаторы. Они начали строить вагранки — особые печи для приготовления литейного чугуна. Сырьём для нею служил чугун первой плавки. Его загружали в печь, плавили, выжигали вредные примеси, добавляли полезные, а затем разливали по формам. В отличие от доменного чугун, полученный в вагранке, называли чугуном «второй плавки».

Вид советской разливочной машины

Разрез современной вагранки

После того как вошло в жизнь изобретение русских металлургов, машиностроители смогли уверенно пользоваться чугунным литьём.

Вместе с ростом машиностроения росло и производство чугуна второй плавки, и теперь на каждом заводе, делающем машины, далее самом маленьком, есть свои литейный цех, свои вагранки.

Но это ещё не всё. Заслуга русских новаторов, создавших первые вагранки, этим не исчерпывается.

Они нашли применение поломанным частям машин, да и самым машинам, когда по тем или иным причинам кончалась их жизнь.

Если бы все эти «металлические мертвецы» оставались на заводских дворах или складах, какие гигантские кладбища машин выросли бы за 150–180 лет, в течение которых существует промышленное машиностроение! Какое огромное количество металла погибло бы за эти годы от коррозии!

Когда же изобретатели вагранки построили свои печи, выяснилось, что питать их можно не только «свежим» чугуном, по и металлическим ломом. Так благодаря замечательному изобретению наших соотечественников появилась возможность возрождать к повои жизни использованный металл.

* * *

Многими замечательными изобретениями и важными нововведениями отметили рубеж XVIII и XIX столетий русские металлурги. Огромной мощи достигла русская горнозаводская промышленность. Накануне наступления нового века, в 1798 году, только из двух наших портов — Петербургского и Архангельского — корабли увезли за границу более 2 миллионов 700 тысяч пудов металла, добытого трудами русских людей.

Огромна была и армия тружеников, работавших на русских рудниках и заводах. К началу XIX века она насчитывала почти полмиллиона мастеровых и приписных крестьян. Это были крепостные, несвободные люди. На их труде, поте и крови зиждилось могущество русской горнозаводской промышленности. А тем временем в Западной Европе и раньше всего в Англии появилась новая, капиталистическая индустрия, основанная на применении машин, на труде наёмных рабочих, приходивших на завод не по прямому принуждению, а ради заработка.

Капиталистическая индустрия быстро росла и мужала. Количество машин на европейских фабриках и заводах увеличивалось день ото дня...

А в России попрежнему основным тружеником был крепостной человек. Изобретения русских людей, часто более важные, чем их европейских современников, отвергались. Зачем было русским заводчикам тратить деньги на машины, когда в стране сколько угодно «даровых» рук!

Промышленность России стала приходить в упадок, отставать от западноевропейской. Особенно сильно отставала горнозаводская, целиком основанная на нещадной эксплуатации крепостных.

Ленин в своём труде «Развитие капитализма в России» ясно указал на причины этого отставания на примере Урала.

Ленин писал: «Но то же самое крепостное право, которое помогло Уралу подняться так высоко в эпоху зачаточного развития европейского  {143}  капитализма, послужило причиной упадка Урала в эпоху расцвета капитализма».

Уже в первом десятилетии XIX века металлургическая промышленность России отстала от английской; затем её обогнали французская, американская. И всё же в этих труднейших условиях, когда самодержавие и крепостники всеми силами стремились сковать деятельные силы нашего народа, русские техники и в их числе металлурги попрежнему продолжали творить, попрежнему оставались пионерами техники.

В первые десятилетия XIX века русскими металлургами сделан был большой вклад в совершенствование способов получения и обработки стали.

В России, в основном, сталь получали из так называемого «уклада». Способ этот был очень старый. Родился он вскоре после появления доменных печей.

Вспомним, что когда главная масса металла начала добываться в виде хрупкого чугуна, металлургам пришлось искать пути передела чугуна в пластичный ковкий металл. И они быстро нашли такой путь.

Куски чугуна стали помещать в горны — небольшие открытые печи. Чугун обкладывали раскалённым углём и обдували воздухом. Чугун плавился и по каплям стекал на дно горна. По пути капли попадали в струи дутья, и кислород воздуха выжигал содержащийся в них углерод, кремний и другие примеси, делающие железо хрупким чугуном.

Само железо тоже выгорало. Но немного, так как горит оно гораздо хуже, чем, например, углерод. На дне горна скапливался уже мягкий, ковкий металл. Его извлекали из печи в виде раскалённого бесформенного кома, называвшегося так же, как и железо, добывавшееся на заре металлургии, крицей. Отсюда и название такого способа передела чугуна — кричный. Отсюда и горн называли кричным.

Кричный горн

Крицу били молотами, чтобы спрессовать металл, выжать из него шлаки, а потом рубили на куски. Русские металлурги называли эти куски металла «укладом». Это был, в нашем понимании, полуфабрикат, из которого можно было приготовить и сталь и мягкое железо. Уклад занимал между ними промежуточное место. Если его насыщали углеродом, он становился сталью, если, наоборот, выжигали остатки углерода, получалось железо.

Получение уклада и выработка из него стали были очень медленным, кропотливым делом. Ведь за одну плавку кричный горн давал лишь 50 — 80 килограммов металла.

Неудивительно поэтому, что когда начало развиваться машиностроение и потребность в стали многократно возросла, во всех странах усердно принялись за поиски новых методов передела чугуна в сталь.

В 1784 году англичанину Корту удалось изобрести так называемый пудлинговый способ передела чугуна. Но этот способ, более производительный, чем кричный, давал, однако, не желанную сталь, а мягкое железо. Металлурги не были удовлетворены этим изобретением, и искания продолжались. Принимали в них участие и русские сталевары, достигшие, особенно в области получения высококачественных сталей, больших успехов.

В 1813 году на Боткинском заводе крепостной Семён Иванович  {149}  Бадаев изобрёл способ производства литой стали, получившей по имени своего творца название «бадаевская». Испытания её показали, что она отличается великолепными механическими качествами и прекрасно сваривается. А когда изобретатель ещё усовершенствовал свой способ, оказалось, что его сталь ничуть не хуже английской. «Бадаевская» сталь употреблялась для выделки инструментов и монетных штампов, требующих от металла особо высоких качеств. Казна получила от этого большую выгоду. Деятельностью Бадаева заинтересовалось правительство. Оно выкупило его за 3 000 рублей у крепостника и наградило золотой медалью.

Другая судьба, более характерная для тех времён, постигла изобретение купца Полюхова, предложившего в 1820 году свой особый способ выделки стали. Несмотря на многочисленные похвальные отзывы, которые получила его сталь, делу Полюхова ходу не дали.

Десятки русских сталеваров начала XIX века вырабатывали всё новые и новые способы производстве стали. И достигали успеха. Вот красноречивая выдержка из одного документа тех времён — сообщения о «способе делания стали на заводах г-на коллежского асессора Ивана Родионовича Баташёва», присланного в 1824 году в Департамент горных и соляных дел.

С законной гордостью писали русские металлурги: «Все сорта сталей, какие до селе известны, с древних времён выделываются на заводах г. Баташёва и не только употребляются на свои заводские нужды, но и продаются частным людям и самой казне. Тульский оружейный завод не раз заказывал значительные количества, отдавая здешней стали преимущество перед другими. Самой булат или подражание дамаскинской стали делался на заводах г. Баташёва с успехом».

Замечательно, что в те годы сталевары баташёвских заводов владели секретами выработки «натуральной стали» — стали, выплавлявшейся прямо из руды. Баташевцы возродили гот способ прямого восстановления руд, которым пользовались люди тысячелетия назад, когда металлургия делала свои первые шаги. Но это отнюдь не было шагом в прошлое. Напротив, это была попытка сделать значительный шаг вперёд. Ведь тот металлургический процесс, который появился одновременно с созданием домны и который существует и по наши дни, в какой-то мере уже не удовлетворяет современных нам металлургов. Они стремятся сократить путь от руды до стали, отказаться от получения промежуточного продукта — чугуна. И в этих поисках они обращают свой взор к прямому восстановлению руд.

Второе рождение этого способа произойдёт, конечно, на новой, высшей технической и научной основе. Немало уже сделано нашими отечественными металлургами в этом направлении, и, видимо, недалёк день, когда заработают первые установки по добыче железа и стали прямо из руды.

Теперь, когда мы стоим накануне такой революции в металлургии, нам должна быть ясной заслуга баташёвских сталеваров, на свой лад воссоздавших способ прямого восстановления руд.

Много и плодотворно работали над совершенствованием производства стали и на Златоустовском заводе. Этому заводу принадлежит  {150} 

Сабля из булатной стали. Внизу — вид узоров на поверхности клинка

немалая доля той сланы, которую завоевала в начале XIX века русская сталь.

В свою очередь, Златоустовский завод очень многим обязан Павлу Петровичу Аносову, замечательному инженеру, трудившемуся там многие годы. Воспитанник Горного корпуса, Аносов был крупнейшим металлургом первой половины XIX века Ему принадлежит много оригинальных исследований и печатных работ.

Главное внимание в своих трудах Аносов уделил производству стали. Особенно стали для холодного оружия, выработка которой и в наши дни представляет немалые трудности. Ведь к стали, идущей на клинки предъявляются очень строгие и даже противоречивые требования.

Она должна быть крепкой, твёрдой, хорошо держать заточку. С другой стороны — она должна быть вязкой и гибкой. Идеалом клинковой стали, великолепно сочетающей все эти качества, всегда считался булат, который выковывали когда-то кузнецы Древнего Востока.

Аносов начал свои работы над клинковой сталью в 1828 году. Уже на следующий год он изготовил великолепный клинок, вызвавший восторженные отзывы специалистов. А ещё год спустя сталь Аносова одержала верх над лучшей английской сталью. Сталь русского металлурга была твёрже и гибче, крепче и вязче.

Первые успехи окрылили русского инженера, и он поставил перед собой задачу — раскрыть тайну булата, научиться готовить эти чудеснейшие клинки.

Казалось, Аносов взялся за дело, непосильное одному человеку. Ведь многими столетиями по крупице накапливали своё мастерство оружейники древней Индии, Персии, Сирии. От отца к сыну, от сына к внуку, из поколения в поколение передавали они своё умение подбирать руды, варить из них сталь, ковать и закаливать узорчатые клинки булата. И никому не выдавали оружейники своих секретов. Мастеру, раскрывшему тайну булата, грозило тягчайшее наказание.

В начале нашего тысячелетия искусство выделки булата начало гаснуть и к концу XVI века, казалось, исчезло совсем. Однако в XVII веке оно не надолго возродилось на Руси, в Москве. Но мастера Оружейной палаты были последними, кто умел готовить булат. Ко времени Аносова лишь в редких коллекциях сохранились драгоценные клинки, покрытые характерным для булата затейливым змеистым узором.

Аносов был не первым исследователем, взор которого приковали к себе эти изумительные изделия. И до Аносова и одновременно с ним немало западных учёных посвящали долгие годы разгадке тайны булата. Известно, например, что занимался этим и Фарадей. Но ни одному из предшественников и современников русского инженера не удалось даже приблизиться к цели. Никому из них не удалось создать даже отдалённое подобие этой чудесной стали. Единственное, чего смогли достигнуть на Западе, — это имитации простой стали под булат. На клинках из самой посредственной стали вытравливали кислотой узоры разных сортов булата.

Русский металлург не испугался трудностей. Он смело принял, как писал он сам, «намерение опытами доискиваться тайны приготовления булатов с тем, чтобы, достигнув наилучшего сочетания твёрдости и  {151} 

Павел Петрович Аносов (1797–1851)

вязкости, дать нашему воину, землевладельцу, ремесленнику орудия из совершеннейшего металла».

Аносов напряжённо работал несколько лет. Ставил многочисленные опыты, исследуя влияние на сталь различных примесей — золой, платины, марганца, хрома, алюминия, титана. Опыты привели его к заключению, что в булате этих примесей нет, что булат — это соединение очень чистого железа с углеродом. И Аносов начинает новые исследования. Он изучает действие на чистый металл углерода, полученного из различных веществ. Через его руки проходят слоговая кость, рог, сажа, алмаз, различные сорта дерева.

Он сплавляет графит с чистыми рудами, с чистым железом.

И, наконец, состав найден! Получена сталь с узорчатой поверхностью.

И снова опыты. Аносов ищет условия охлаждения слитков, их ковки, закалки. Наконец, полный успех. В 1833 году Аносов записывает: «...получен был клинок настоящего булата». Многовековой тайны не стало.

Внизу микрошлиф разреза поковки. Видно расположение волокон металла. Вверху — микрошлиф мягкого железа, на котором различимы отдельные зёрна металла

Булатная сталь оказалась сложным телом, состоящим из чисто го железа и внедрённых в него пластинок карбида железа, — химического соединения железа с углеродом, служащего как бы скелетом клинка.

Если подыскивать сравнение в технике наших дней, можно найти довольно подходящее: булат сходен с железобетоном. В железобетоне в едином содружестве живут два тела — металл, хорошо сопротивляющийся растяжению и плохо противостоящий изгибу, возникающему при сжатии и бетон, не боящийся сильных сжатий, но не стойкий при растяжении.

Так же и в булате — вязкое, но мягкое железо придаёт материалу гибкость, а исключительно твёрдые, но хрупкие, как стекло, пластинки карбида железа сообщают ему крепость, способность хорошо принимать заточку.

Аносов не успокоился на достигнутом. К 1837 году он приготовил ряд великолепных и по механическим качествам и по рисунку клинков и булатов разных сортов.

Он крошит ими лучшие зубила английской работы, легко рассекает тончайшие газовые платки, подброшенные в воздух, гнёт клинки в дугу. Со справедливой гордостью сообщал Аносов о своих клинках. «Это есть без сомнения предел совершенства в упругости, которого в стали не встречается».

В чём же не менее удивительный, чем сам булат, секрет победы Аносова, сумевшего в сравнительно короткий срок воссоздать искусство,  {152} 

Титул книги Аносова.

накапливавшееся веками? Секрет заключается в том, что русский металлург действовал как учёный.

Он не стал без разбора, вслепую пробовать всевозможнейшие средства, как это делал спустя полстолетия Эдисон, поставивший несколько тысяч опытов, чтобы подобрать угольный волосок для лампочки. Если бы Аносов избрал эту дорогу, ему нехватило бы жизни.

Русский металлург шёл к разгадке тайны булата не ощупью, а вооружённый средствами научного исследования, созданными им самим.

Аносов первым из металлургов понял, что строение, структура металла, то-есть вид и размеры «зёрен», из которых он состоит, — это своего рода паспорт металла. Между структурой того или иного куска металла, определил он, и его механическими свойствами — твёрдостью, гибкостью и т. д. — существует теснейшая связь.

Это великое открытие русского металлурга стало впоследствии краеугольным камнем одной из важнейших точных наук — металлографии, занимающейся изучением связи между строением и свойствами металлов.

Аносову же принадлежит честь создания тех методов исследования структуры металлов, которые и по сей день занимают главное место в арсенале металлографии.

Он первым в мире начал производить так называемое макроскопическое изучение металла — изучение его структуры невооружённым глазом.

Для этого он протравливал образцы слабой кислотой, которая, по-разному действуя на участки образца, имеющие неодинаковый химический состав, как бы «проявляла» скрытую до того картину, делала явственными все особенности структуры металла.

Также первым в мире Аносов применил к изучению строения металлов микроскоп.

Ещё в 1831 году, в пору своих первых исканий, он, исследуя металл, записал: «...узоры едва приметны в микроскоп».

В наши дни в десятках институтов, сотнях заводских лабораторий исследователи каждый день рассматривают протравленные макрошлифы, склоняются над микроскопами, чтобы раскрыть ещё одну тайну металла, помочь созданию металлов будущего.

Однако тщетно искали бы мы в западноевропейской технической литературе указания на первенство Аносова в создании этих важнейших методов изучения металлов.

В зарубежных изданиях в качестве «отца» металлографии превозносится английский учёный Сорби, впервые применивший микроскоп для исследования металлов лишь в 1854 году — на 23 года позже, чем русский новатор

Колыбель металлографии — важного раздела науки о металле, Златоустовский завод был местом, где развернулось творчество и другого выдающего металлурга XIX века — русского учёного Павла Матвеевича Обухова.

В 1845 году Обухов окончил с большой золотой медалью. Корпус  {153} 

Павел Матвеевич Обухов (1820–1869)

горных инженеров и уехал из Петербурга на Урал — в тогдашний центр русской металлургической промышленности. Проработав несколько лет на Серебрянском и Кушвинском заводах, молодой инженер переводится в 1851 году на Юговский завод. Здесь начинает он свои опыты над изготовлением литой стали.

Опыты, однако, не удалось довести до конца. Помешала техническая отсталость завода. Оборудование его, когда-то в XVIII веке бывшее передовым, к дням Обухова, к середине XIX столетия, оставалось почти неизменным.

Юговский завод не был исключением. Горнозаводская техника всей страны ко времени Обухова уже десятки лет была скована оцепенением, в которое ввергла её политическая и экономическая отсталость самодержавной, крепостнической России.

На Урале, как и столетие назад, главным двигателем было вододействующее колесо. Даже в 1864 году — век спустя

после того, как великий Ползунов повёл войну с «водяным руководством», — там более ⁹/₁₀ мощности вырабатывали мельницы.

Крымская война 1854–1856 годов показала, как безнадёжно отстала крепостническая Россия от капиталистической Европы. Ни героизм русских солдат и матросов, ни таланты таких русских военачальников, как Нахимов, не спасли самодержавие от поражения.

Ещё во время войны, видя громадные прорехи в снабжении сражавшейся армии оружием, правящая верхушка зашевелилась. Там решили обратить внимание на военную промышленность.

Обухова, уже зарекомендовавшего себя как прекрасного специалиста, в 1854 году перевели в центр горнозаводского округа, на Златоустовский завод, где были ещё живы славные аносовские традиции. Там Обухов продолжил свои опыты над литой сталью. Он поставил перед собой задачу громадной важности — найти рецепт приготовления стали для орудийных стволов.

В ту пору армии и флоты всего мира держали на вооружении бронзовую артиллерию. И хотя очевидно было превосходство прочных стальных пушек, способных принимать большие пороховые заряды и дальше метать ядра, артиллеристы вынуждены были ждать, пока металлурги доищутся подходящих сортов стали.

А найти желанные рецепты оказалось делом настолько нелёгким, что даже ещё во время Крымской войны, в которой нашли применение паровые суда, электрический телеграф и другие новейшие технические средства, с обеих сторон гремели залпы архаических бронзовых орудий, бивших ближе, чем ружья солдат. Правда, эти залпы были лебединой  {154} 

Разрез тигля

песнью бронзовой артиллерии. Вскоре по окончании войны с лафетов были сброшены красноватые бронзовые стволы и на их место водружены серые тела стальных орудий.

Громадная роль в этой технической революции принадлежит Обухову. В том огромном деле, за которое он взялся, у него почти не было предшественников. Только Аносов в конце своей жизни занимался опытами по отливке стальных пушек и в 40-х годах создал первый образец стального орудия. Зато людей, одновременно с Обуховым стремившихся к той же цели, было множество. Во Франции, Англии, Германии, Австрии военнопромышленники, подогреваемые мечтами о будущих сказочных барышах, лихорадочно искали способы отливки стальных орудий.

Не богатство, не золотой мешок представлялись Обухову. Венцом начатого им дела. Стремление дать русскому солдату и матросу надёжного боевого друга и могучего помощника в ратном деле руководило им.

Чтобы получить сталь, Обухов плавил чугун вместе с чистой рудой в графитовых горшках — тиглях. Примеси чугуна при этом выгорали вначале кремний, затем марганец, сера, фосфор. Последним начинал гореть углерод. Словом, всё происходило так же, как и в кричном горне. Только там примеси горели в кислороде дутья, а при тигельной плавке их сжигал кислород, содержащийся в руде. В этом отличии и крылись достоинства применённого Обуховым способа.

В кричном горне капли расплавленного чугуна, овеваемые обильным током воздуха, успевали полностью освободиться от своих примесей. На дне кричного горна скапливалось почти чистое железо. В тигле дело обстояло иначе. Руды в пего можно было засыпать столько, чтобы её кислорода нехватило для полного сгорания примесей, определить заранее конец «варки» металла и получить по желанию сталь с любым содержанием углерода.

Разрез тигельной печи из книги Аносова «Сочинение о булатах»

Тигельная плавка, известная с давних времён, была незаменима при получении качественной стали. Недаром ею пользовался и Аносов, готовя металл для своих волшебных клинков. Однако тигельный способ был дорог — тигли вмещали небольшие порции металла — и широкого распространения для варки обычной «поделочной» стали он не получил.

Но Обухов, как мы знаем, и не ставил своей целью вырабатывать обычную сталь. Им руководило желание получить металл отличного качества.

Прошло немногим больше года с начала деятельности Обухова на Златоустовском заводе, а результаты его работы уже привлекли к себе внимание специалистов. В декабре 1855 года на завод прибыла даже особая комиссия, чтобы на месте убедиться в успехах металлурга.

Комиссия устроила сравнительные испытания ружейных стволов из литой стали Обухова и стволов германской, крупповской выделки. При усиленном пороховом заряде крупповские стволы разрывались на восьмом выстреле, обуховские — на четырнадцатом.  {155} 

Надпись, вычеканенная на стволе знаменитой пушки Обухова.

Восторженный отзыв комиссии и с ним проект широкой организации сталепушечного дела, предлагаемый Обуховым, были немедленно посланы в Петербург.

Там, однако, не торопились, и только в мае 1857 года с обуховским проектом познакомился министр, который решил сначала провести ещё одни испытания — в большом масштабе.

Торжество обуховской стали над иностранной не ограничивалось победой в испытаниях ружейных стволов. Убедительно говорили о превосходстве русского изобретения и другие факты. Обуховская инструментальная сталь запросто рубила английскую, одинаковой закалки Струги из английской стали обделывали 50–80 кож, из обуховской — 2 000 — 2 500.

В 1857 году Обухову была выдана привилегия на изобретённый им способ производства высококачественной стали, и только в 1859 году, когда были отпущены нужные средства, началось изготовление опытной партии стальных пушек.

Попав из канцелярий в энергичные руки самого изобретателя, поставленного во главе нового производства, дело пошло быстрее.

В марте 1860 года первые стальные пушки уже были отлиты. После пробной стрельбы в Златоусте их отправили в Петербург.

Там изобретение Обухова ждал полный триумф. Пушки показали себя удивительно прочными и, как говорят артиллеристы, живучими. Струи раскалённых пороховых газов, обычно довольно быстро уродовавшие канал ствола, от чего орудие теряло точность боя, на этот раз, казалось, бессильны были причинить какой-либо вред металлу.

500, 1 000, 2 000 выстрелов, а ядра летят так же, как и при первом выстреле.

3 000 выстрелов! Ядра летяг попрежнему точно.

Такого ошеломляющего результата испытаний никто не ожидал.

На стволе одной из этих удивительных обуховских пушек, сделавшей свыше 4 000 выстрелов, была вычеканена надпись: «Отлита в 1860 году на Князе-Михайловской фабрике из стали Обухова, выдержала более 4 000 выстрелов». Этот красноречивый документ славы русской металлургии был передан на хранение в Артиллерийский музей.

В 1862 году эта пушка побывала на Всемирной выставке в Лондоне, где вызвала немало восторженных отзывов и завистливых взглядов виднейших специалистов. Самому Обухову жюри выставки присудило высокий приз.

Медлительное царское правительство, убеждённое всемирным признанием успехов Обухова и подстёгиваемое воспоминаниями о парижской мирной конференции, где пришлось расплачиваться за крымские неудачи, решило, наконец, шире развернуть сталепушечное производство. Были организованы два новых сталепушечных завода — один в Перми, другой в Петербурге.

* * *

Таким образом, замечательное изобретение Обухова, правда после долгих проволочек, было поставлено на службу стране. Изобретение же другого металлурга — златоустовского мастера Василия Степановича Пятова, относящееся к этому же времени и крайне важное для  {156}  русского флота, было изменнически передано иностранным капиталистам.

В 1859 году Пятов разработал способ прокатки броневых плит. До этого времени такие плиты изготавливались ковкой паровыми молотами, что было делом долгим и хлопотливым.

Литовский проект появился в горячую пору. На всех верфях мира кипела работа — рождался броненосный флот. Огромные деньги заплатил бы каждый заводчик, поставлявший верфям судовую броню, за проект машины, быстро, словно тесто, раскатывающей раскалённые стальные болванки в толстые плиты.

Пятов был патриотом. Проверив свою идею, построив стан для прокатки толстых листов, он обратился в морское министерство. В прошении он писал:

«Понимая громадное значение своего изобретения для целого света и убеждённый собственным опытом в его возможности, но желая принести особую пользу своему отечеству, прошу допустить меня выполнить свой проект на счёт правительства на одном из казённых заводов; помимо технических преимуществ представлялись бы миллионные сбережения для нашего государств; Миллионы звонкой монеты могли бы остаться в нашем отечестве».

В министерстве по своему отнеслись к замечательному проекту «Авторитетная» комиссия высмеяла изобретателя, сославшись на то, что... за границей так плиты не делают.

Этим дело не кончилось.

Комиссия и великий князь, к которому также обратился Пятов, обещали «проверить» правильность проекта и «узнать мнение» о нём иностранных промышленников.

Вскоре действительно великий князь посетил Англию, где рассказал об изобретении русского мастера тамошнему заводчику Брауну. Браун, мгновенно оценивший огромное значение изобретения, сделанного русским металлургом, легко уверил собеседника, что русскому проекту — грош цена, что всё это будто бы и сложно и дорого. А через год в городе Шеффильде в Англии заработал первый прокатный стан, из-под валов которого выползали толстые стальные плиты. Изобретателем стана был... Браун. Он имел даже привилегию на это изобретение.

Современный стан для прокатки броневых плит

После того как идея прокатки брони была украдена англичанином, морское министерство за громадные деньги купило у него право использовать на русских заводах русское изобретение!

Возмущение самого Пятова и других честных людей, знавших историю его изобретения, ни к чему, конечно, не привело.

Да и могло ли быть иначе в тогдашней России!

* * *

Сталепушечный завод в Петербурге, во главе которого встал Обухов, был построен по последнему слову тогдашней техники  {157} 

Дмитрий Константинович Чернов (1839–1921)

В кузнечном цехе тяжко ухали мощные паровые молоты, в механических — металл резали самые совершенные станки. При заводе устроена была и лаборатория, оснащённая новейшими машинами для испытания металлов.

Прекрасными знатоками своего дела были рабочие завода, по большей части опытные златоустовцы, привезённые Обуховым с Урала в столицу.

Дела нового завода, пошедшие вначале хорошо, вскоре, однако, начали разлаживаться. Большое число пушечных стволов разрывалось при первых же пробных стрельбах, как будто сделаны они были не из знаменитой обуховской стали, а из самого дрянного металла.

Неприятности осложнялись тем, что причины этих разрывов были совершенно непонятны. Нередко из одной партии стали получались и отличные и негодные стволы. Значит, дело было не в составе металла.

Тщетно исследовал непонятное явление взволнованный Обухов.

В правительственных кругах тем временем кое-кто уже злорадствовал. «Не могут в России делать стальные пушки; пора, пока не поздно, закрывать завод», — таков был смысл шедших там разговоров. Обухов решил уйти от дел.

Но прежде он пригласил к себе на завод Дмитрия Константиновича Чернова — молодого учёного, успевшего показать себя сведущим в металлургии человеком. Ему поручил старый металлург поиски причины разрывов стволов.

С увлечением принимается 25-летний Чернов за дело. Дни и ночи проводит он на заводе, на заводском полигоне.

Сравнение металла разорвавшихся стволов с металлом, из которого получились отличные стволы, даёт ему путеводную нить. Металл осколков имеет крупное зерно, образцы, отрезанные от доброкачественных стволов, — мелкое зерно. Значит, действительно дело не в химическом составе металла. Причины разрывов скрыты в особенностях его строения, структуры.

Молодой исследователь, детально изучая весь путь металла ог сталеплавильной печи до готового ствола, находит место, где металл подвергается обработке, определяющей его строение. Это кузница. Чернов проковывает образцы, нагретые до разных температур, и убеждается: в одних условиях металл приобретает желанное мелкозернистое строение, в других — крупнозернистое, что делает его менее прочным.

Двигаясь шаг за шагом, учёный находит наивыгоднейший режим нагрева слитков перед ковкой, наилучшие условия самой ковки.  {158} 

Завод перестал выпускать негодные пушки. Больше того, Чернов так глубоко проник в тайны образования структуры металла, что «возрождал», делал годными к дальнейшей обработке даже ранее забракованные заготовки.

Блестяще решил Чернов задачу, поставленную перед ним Обуховым. Это решение оказалось значительно более важным и широким, чем это представлялось вначале, при первых беседах двух металлургов.

Целая наука появилась на свет, когда в 1868 году Чернов доложил Русскому техническому обществу о результатах своей двухлетней работы на Обуховском заводе.

В скором времени этот доклад, скромно названный «Критический обзор статей г. г. Лаврова и Калакуцкого о стали и стальных орудиях и собственные Д. К. Чернова исследования по этому предмету», был опубликован в записках общества.

Идеи, раскрытые русским учёным в докладе, совершили настоящий переворот в металлургии.

Всё, что было известно о стали до Чернова, представляло собой собрание множества отдельных практических рецептов и сведений, накопленных металлургами за многие века. Здесь рядом с действительно драгоценными, надёжными, проверенными долголетним опытом сведениями о стали можно было встретить и ложные, порой полуфантастические представления о сути явлений, происходящих при получении стали и её обработке.

И так же, как невозможно пользоваться коллекцией, экспонаты которой ссыпаны кучей вперемешку с посторонними предметами, нельзя было из хаоса отрывочных и случайных знаний о стали почерпнуть надёжного руководства для практики. Металлурги, успешно справлявшиеся с простыми заказами, нередко заходили в тупик, когда надо было получать металл каких-либо особых качеств и свойств. А в годы Чернова запросы потребителей металла становились с каждым днём всё разностороннее и сложнее в то время бурно росло машиностроение, железнодорожный и водный транспорт.

Микрошлифы одного и того же куска металла после различной обработки. Верхний — до ковки. Отчётливо видна хаотичность структуры металла. Второй и третий — после предварительной ковки. Нижний — после окончания ковки

Немыслимо было движение вперёд всей этой машинной техники без науки о стали. Но, чтобы родилась эта наука, надо было разобраться в накопленных за века знаниях, отбросить неверные представления, упорядочить, привести в систему правильные.

Сделать это можно было, только проникнув в самую суть явлений, происходящих в металле при различных способах его обработки.

Первую дерзкую попытку вырвать у природы эти важные для человека тайны, как мы знаем, сделал Аносов. Он высказал замечательную мысль о связи качества металла с его строением и указал способы изучения металлов. Но большего он сделать не мог. Тому мешали слабые возможности тогдашней физики и химии.

Ко времени Чернова могущество этих наук неизмеримо возросло. Русский учёный умело применил их в своих исследованиях и раскрыл многие тайны металла.

О чём же говорил Чернов в своём докладе?  {159} 

Часть диаграммы состояния сплава железо-углерод: справа — современный вид, слева — участки диаграммы, определённые Черновым.

Он утверждал, что сталь при нагревании не остаётся неизменной, а претерпевает при определённых «критических» температурах структурные превращения. Они и влекут за собой изменения свойств стали.

Черновым были определены такие моменты, когда в стали происходят эти превращения, то-есть найдены «критические точки», которые в паши дни известны металлургам всего мира как «точки Чернова». Великий металлург объяснил значение этих точек.

«Сталь, как бы тверда она ни была, — сообщал он в своём докладе, — будучи нагрета ниже точки «а», не примет закалки, как бы быстро её ни охлаждали, напротив, она становится значительно мягче и легче обрабатывается пилой». Это положение принесло металлургам научное понимание одного из самых важных процессов закалки стали.

«Сталь, нагретая ниже точки «b», не изменяет своей структуры... — заявил далее Чернов. — Как только температура стали возвысилась до точки «b», масса стали быстро переходит из зернистого (или, вообще говоря, кристаллического) в аморфное (воскообразное) состояние». Так впервые было объяснено, почему, нагревая сталь до некоторой температуры и затем охлаждая её, можно придать ей более высокие механические качества, так впервые был раскрыт секрет термической обработки стали. Знание этой критической точки оказалось не менее важным и при ковке стали.

Чернов блестяще иллюстрировал свой доклад фактами, рассказав собравшимся, что с тех пор, как на Обуховском заводе при обработке орудийных стволов начали руководствоваться его указаниями о критических превращениях, разрывы стволов совершенно прекратились.

Открывая металлургии новые перспективы развития и совершенствования, основоположник науки о металлах закончил свой доклад пророческими словами:

«Что касается вообще до проводимых много идей, то я уже получил упрёки в том, что слишком смело высказываю свои выводы; но пусть же я покажусь ещё смелее и выскажу окончательное заключение из своих наблюдений в следующих словах вопрос о ковке стали при движении его вперёд не сойдёт с того пути, на который мы его сегодня поставили».

На первых порах только русские металлурги сумели почерпнуть в гениальных исследованиях Чернова руководство для практической деятельности.

Западу же понадобилось 20 лет, чтобы понять всю грандиозность открытия Чернова и его бесценное значение для повседневной заводской практики. Лишь в 1888 году швед Осмонд первым из учёных Европы принялся за изучение критических превращений стали.

Величайшая заслуга Чернова состоит ещё и в том, что он не ограничился изучением одних лишь орудийных сталей, а распространил  {160}  своё учение о критических превращениях на всё многообразие сортов стали.

Чернов определил, что у сталей с различным содержанием углерода различны и критические точки. Он проследил все критические изменения, происходящие в железных сплавах, содержащих разное количество углерода, и построил диаграмму состоянии сплавов железо-углерод. Ныне эта важнейшая диаграмма лежит в основе всей техники обработки чёрных металлов. Её мы найдём в любом учебнике о металлах и увидим в любой лаборатории, которая хоть немного занимается чёрными металлами.

Но дорогой ценой заплатил великий новатор за свой успех. Изучая раскалённые, ярко светящиеся образцы металла, Чернов безнадёжно расстроил своё зрение. И тем не менее он не прекратил работы...

Прошло десять лет с тех пор, как был опубликован труд о критических превращениях стали. И снова Чернов докладывает Русскому техническому обществу. «Материалы для изучения бессемерования», — так названа им работа, имевшая исключительно большое значение и для русской и для мировой металлургии.

В 1855 году англичанин Бессемер открыл новый способ передела чугуна в литую сталь.

Используя этот способ, сквозь толщу жидкого чугуна, налитого в огромную реторту — «бессемеровскую грушу», продували сжатый воздух. Обилие воздуха, точнее кислорода, и высокая температура, при которой проходил процесс, приводили к тому, что выгорание примесей проходило очень быстро. Только опытные металлурги могут управлять такой плавкой.

Из рук изобретателя этот способ вышел весьма несовершенным, и широко пользоваться им без значительных исправлений было невозможно.

Главная причина, заставлявшая металлургов вносить поправки в английское изобретение, крылась в неприспособленности бессемерования к переделу чугунов с различным составом примесей.

Давая удовлетворительные результаты при работе с чугуном одного качества, «бессемеровская груша» неизменно портила металл, если в неё заливали чугун, выплавленный из других руд, а значит, содержащий другой «набор» примесей.

Розлив стали по изложницам на современном заводе

В мире нет в точности одинаковых руд. Поэтому одни чугуны богаче фосфором, другие кремнием, третьи марганцем и т. д.

Это и принудило металлургов разных стран переделывать способ Бессемера на свой лад. Так появилось шведское и американское бессемерование.

Сделала свой вклад и Россия. На Обуховском заводе под руководством Чернова был разработан свой, русский способ бессемерования.

Об этом и докладывал Чернов.

Но, изучая доклад Чернова, можно видеть, что русский металлург не ограничился тем, что  {161}  приспособил метод Бессемера для русских условий. Он сделал значительно больше Чернов научно разработал сущность процесса, происходящего при бессемеровании, показал, что он распадается на четыре периода, дал признаки начала и конца каждого из них и указал теоретически обоснованный режим сталеварения.

В этом труде русского учёного сталевары всего мира нашли прочную основу для успешной практики.

С проблемой сталеварения связан и другой замечательный научны труд Чернова — теория затвердевания, кристаллизации стальных слитков.

Рождению этой теории предшествовали тревожные годы. Металлурги всех стран были озабочены низким качеством стали, выплавляемой только что распространившимися бессемеровскими и мартеновскими печами. Сталь получалась неоднородной, рыхлой, пузырчатой Огромные усадочные раковины и пустоты в толще слитков делали их непригодными для дальнейшей обработки.

Ещё больше беспокоило сталеваров то обстоятельство, что с увеличением веса отливок росли и дефекты в них.

Напрасными оставались все попытки устранить эти пороки. Не помогали ни перестройки печей, пи другие ухищрения. Казалось, на пути сталеваров встала сама природа металла.

Гений Чернова вывел металлургов из тупика.

Чернов показал, что причины низкого качества стальных слитков следует искать не в недостатках печей, а в неправильной разливке жидкой стали, в неправильном режиме её затвердевания.

Структура стального слитка. Видны различные группы кристаллов, образовавшиеся в процессе отвердевания расплавленного металла. В верхней части слитка пустота — усадочная раковина

Он учил, что разливка жидкой стали — не просто механическая операция, а сложный и важный для качества стали металлургический процесс

Он первым в мире установил, что сталь и металлы вообще имеют кристаллическое строение и что процесс затвердевания металла — это процесс кристаллизации. Лишённый возможности непосредственно наблюдать и изучать кристаллизацию расплавленной стали, гениальный учёный прибег к своеобразному моделированию. Он тщательно, во всех деталях исследовал процесс кристаллизации различных солей.

Схему отвердевания, режим охлаждения, найденные таким образом, он приложил затем к металлу. И практика доказала абсолютную правильность пути, по которому шёл русский учёный.

Предложенный Черновым метод разливки металла до сего дня является одной из незыблемых основ практической металлургии и служит надёжнейшим средством получения металла высшего качества.

Чернов показал, что затвердевание начинается с появления так называемых центров кристаллизации, из которых затем выбрасываются оси будущих кристаллов. Раньше всего рождаются кристаллы там, где металл соприкасается с охлаждающими его стенками изложницы. Другими словами, жидкий металл покрывается твёрдой коркой. Это замедляет остывание, и кристаллы, образовавшиеся позднее, имеют большие размеры. Но зато они теснят друг друга, переплетаются и искривляются. Правда, иногда вверху слитка в пустой полости, образовавшейся из-за сокращения объёма металла, — в усадочной раковине — вырастают огромные правильной формы кристаллы.

Чернову, собиравшему коллекцию таких свободно выросших кристаллов,  {162} 

Знаменитый «Кристалл Чернова»

посчастливилось найти в усадочной раковине 100-тонной отливки замечательный стальной кристалл, весящий 3,45 килограмма. Изображение этого кристалла, известного под именем «Кристалла Чернова», можно встретить почти в каждой книге, посвящённой металлографии.

Теория кристаллизации металлов, столь важная для металлургической практики, создана русским учёным. Но этот совершенно бесспорный факт на Западе пытаются оспаривать. Зарубежного учёного Таммана, выступившего со своей теорией кристаллизации (полностью схожей с теорией Чернова) через 12 лет, — вот кого считает буржуазная история техники обладателем приоритета в этой области.

С исследованиями процессов кристаллизации связано также замечательное инженерное изобретение Чернова. Раскрыв тайну рождения кристаллов в слитках, выдающийся учёный немедленно применил свою теорию на практике. Стремясь создать наиболее благоприятные условия для правильного расположения осей кристаллизации, он предложил новый способ получения слитков — во вращающихся изложницах. По мысли Чернова центробежные силы отбросят народившиеся в центре слитка кристаллы к его периферии, откуда и пойдёт, принимая, таким образом, более стройный, упорядоченный характер, весь процесс затвердевания металла.

Научное наследие «отца металлографии» включает в себя ещё целый ряд исследований труднейших вопросов металлургии. Чернов плодотворно работал над определением напряжений, возникающих при остывании слитков, при ковке, при расстреле артиллерийских орудий. Последнее исследование — и поныне главнейший отправной момент для всех проектировщиков пушечных стволов.

Значение новаторской деятельности Чернова неисчерпаемо. Его глубокий ум, исключительная наблюдательность, умение проникнуть в суть явлений, объединённые и направленные стремлением принести как можно больше пользы родине, дали ему возможность блестяще решить важнейшие проблемы металлургии.

Труды Чернова в нашей стране и во всём мире нашли заслуженное признание.

«Дар наблюдательности, проникновенность в анализ явлений, широта обобщений — отличительные черты трудов Чернова, черты, изобличающие в нём ум необыкновенный», — с восхищением писал о Чернове один из французских исследователей.

Эта справедливая похвала русскому гению — только отблеск той неувядающей славы, которой покрыл себя учёный-подвижник Чернов.

Наука о металле, его свойствах, способах получения его и обработки, сделавшая свои первые шаги с помощью Аносова, была необычайно глубоко и всесторонне развита трудами Чернова.

Замечательный вклад в сокровищницу отечественной металлургии внёс Михаил Константинович Курако — человек, которого по праву можно назвать великим доменщиком.

Прекрасное знание сложнейшего доменного процесса, редкое умение управлять работой огромных печей, почти чудесная способность «исцелять» домны — характерные черты таланта Курако.  {163} 

Став в 1903 году начальником доменного цеха Краматорского завода, Курако начинает и свою замечательную конструкторскую деятельность. Он прославился созданием целого ряда оригинальных узлов доменной печи. Все южные заводы тех времён пользовались «куракинскими» фурмами, желобами, холодильниками.

Курако принадлежит честь изобретения колошникового прибора, позволившего правильно распределять загружаемые в печь материалы, — руду, топливо, флюсы. Однако за границей автором этого прибора несправедливо называют американца Макки.

Борясь против засилья иностранцев на южных металлургических заводах, Курако много сил и энергии вложил в создание отечественных высококвалифицированных кадров доменщиков.

* * *

Дело, начатое Аносовым и Черновым, нашло своего продолжателя в лице гениального учёного-кристаллографа Евграфа Степановича Фёдорова и создателя физико-химического анализа академика Н. С. Курнакова.

Вся многолетняя творческая жизнь Фёдорова была посвящена изучению кристаллов. Автор 398 научных работ, среди которых многие посвящены и геологии, Фёдоров больше всего уделял внимание геометрической кристаллографии.

Геометрическая кристаллография Фёдорова, наука, основанная им и вышедшая из его рук изумительно стройной и математически совершенной, — ключ к познанию структуры кристаллов, структуры, а вместе с тем и свойств вообще всех твёрдых тел.

Родоначальник и другой науки — кристаллохимического анализа, Фёдоров своими трудами неизмеримо расширил и углубил наше понимание молекулярного и атомного строения вещества.

Его бессмертные открытия имели решающее значение для развития множества специальных наук.

Яркий след в истории металлургии оставил и академик Н. С. Курнаков, посвятивший свою плодотворную деятельность изучению влияния химического состава вещества на ею физические свойства.

Современные исследователи, инженеры-производственники, инженеры-конструкторы в своей повседневной работе почти на каждом шагу сталкиваются с необходимостью определить важные для них свойства того или иного металла и сплава.

На помощь им приходят десятки диаграмм, составленных академиком Курнаковым для множества сплавов. Диаграммы Курнакова рассказывают инженеру о твёрдости, вязкости, плотности, упругости, электропроводности и других свойствах сплавов.

Богатейшее научное наследие Курнакова и работы его учеников завоевали русской физико-химической школе мировое признание.

Любопытна судьба трудов упомянутого выше западноевропейского учёного Густава Таммана, некогда пытавшегося выступать в этой области знания.

Работы Таммана в ходе развития науки одна за другой потеряли своё значение, в то время как идеи Курнакова и его школы не только не умерли, но, наоборот, служат источником дальнейшего расцвета науки.  {164} 

Большой вклад в металлургию внёс и Д. И. Менделеев. Великий творец периодического закона проявил себя не только могучим теоретиком, но также и страстным поборником индустриального прогресса. Эти две стороны деятельности Менделеева неразлучно связаны друг с другом: «...Науки, так сказать, дружат с промышленностью, и они совокупными усилиями хлопочут, как могут, об «общенародном благе», — писал об этом сам Менделеев.

Примером хлопот великого учёного об «общенародном благе» может служить замечательный прогноз развития металлургии, который он выдвинул в связи со своим другим не менее великим предначертанием — проблемой подземной газификации углей (Подробнее об этой работе Менделеева мы будем говорить в главе «Штурм недр»).

Рисуя грандиознейшие перемены, которые принесёт всей промышленности подземная газификация углей, Менделеев пишет, что «можно было бы этим способом сделать много промышленных, особенно металлургических дел».

«Я полагаю, — провозглашает он, — что придёт со временем опять пора искать способов прямого получения железа и стали из руд, обходя чугун».

Свет русского гения озарил путь движения двух важнейших отраслей промышленности — угледобывающей и металлургической.

Но ни угледобывающая, ни металлургическая промышленность не смогли в то время отказаться от старых методов работы, тронуться по новой, указанной Менделеевым дороге.

Не только технические трудности мешали этому. На пути стояла капиталистическая система производства — система, при которой старое сковывает движение нового.

Только советской социалистической промышленности оказалась по плечу и подземная газификация угля и прямое восстановление руд.

Уже сейчас наша наука и техника вплотную подошли к решению проблемы газификации в широких размерах. Уже заложены и действуют шахты без шахтёров, отдающие нам высококалорийное топливо и ценнейшее химическое сырьё в виде газа.

На очереди — осуществление гениального предвидения Менделеева о получении стали и железа прямо из руд.

Вид современного металлургического завода

* * *

Советская металлургия, невиданно выросшая за годы сталинских пятилеток, вооружена передовой, новейшей техникой. Наша страна обладает самыми большими, самыми совершенными в мире доменными печами, автоматизированными гигантскими мартенами, крупнейшими в мире блюмингами и прокатными станами.

Не может тягаться с нами иностранная металлургия и в производительности и экономичности. День и ночь на полную мощность работают советские домны, тогда как в Америке, кичащейся своей техникой, домны большую часть времени простаивают, давая мизерные плавки. Чрезвычайно отстала от нас и металлургия Англии.

Высшая производительность английских мартеновских печей, которую англичане пытались представить как «мировой рекорд», на поверку оказалась куда скромнее повседневной производительности наших советских мартенов. До настоящих рекордов, принадлежащих нашим сталеварам-стахановцам, англичанам очень далеко.

Советская металлургия гордится своими научными силами. Всему миру известны имена советских академиков-металлургов М. А. Павлова, И. П. Бардина, А. А. Байкова, Н. Т. Гудцова, А. А. Бочвара.

Советские учёные-патриоты неутомимо развивают науку о металле, обогащают металлургию открытиями мирового значения.

ТВОРЦЫ МЕХАНИКИ

Механика — одна из важнейших инженерных наук. Она вооружает строителей умением создавать машины и механизмы, возводить мосты, башни и разнообразные здания, рассчитывать силы водяных и газовых потоков, движущих турбины, обтекающих корабли и самолёты. Наука механика является фундаментом любой отрасли техники.

Выдающуюся роль в становлении и развитии этой науки сыграли труды русских людей. Современная техника немыслима без того, что внесли в неё русские механики и учёные, создавая её законы, конструируя станки и машины, возводя разнообразные сооружения.

Возьмём для примера токарный станок. Ещё с очень давних пор люди пользовались устройством для обточки различных изделий. Однако долгое время токарный станок оставался крайне примитивным. Работать на нём было трудно, а точные детали и вообще нельзя было изготовлять.

Но в XVIII веке в конструкцию его было внесено такое добавление, которое сразу коренным образом усовершенствовало и преобразило этот станок.

Мы говорим о супорте.

Когда-то токарь работал на станке, держа резец в руках. Супорт — механический держатель резца — заменил руку токаря. Он дал возможность работать легко, быстро и точно.

Созданный некогда как часть токарного станка, супорт к нашим дням стал непременной принадлежностью самых различных металлорежущих станков — строгальных, долбёжных, карусельных. В каждом из  {167} 

Один из токарных станков Нартова, снабжённый супортом

них есть могучая стальная рука, крепко держащая главный рабочий орган станка — резец.

Кем и когда создан супорт? Любой иностранный учебник по технологии металлов отвечает: «Генри Модсли в 1794 году». На все лады воспевают Модсли буржуазные историки техники.

Изобретатель супорта действительно достоин славы. Но монумент Модсли — это не памятник изобретателю супорта, а увековечение исторической неправды.

Истина же говорит своим убедительным языком о другом, подлинном изобретателе супорта.

...В ленинградском «Эрмитаже» бережно хранятся несколько токарных станков. Сделаны они ещё во времена Петра I. На одном из них работал сам Пётр — большой мастер токарного дела.

Другой станок, находящийся в этой коллекции, был закончен после смерти Петра. На медной его станине — надпись: «...Начало произвождения к строению махины 1718-го, решена 1729 году. Механик Андрей Нартов». На этом станке, как и на многих других из стоящих в зале «Эрмитажа», есть супорты — механические держатели резца. За семь десятков лет до Модсли изобрёл супорт гениальный русский механик Нартов.

Но не только супортами славны нартовские станки. «На этих станках, — пишет исследователь истории русской техники профессор Данилевский, — ...с геометрической точностью, и притом автоматически, воспроизводились не простые, сравнительно, очертания машинных деталей, а неизмеримо более сложные формы...»

На станках Нартова изготавливались замысловатые по своим очертаниям изделия — кубки, подсвечники... Воспроизводились на металле и слоновой кости барельефы — копии с медалей, монетные штампы.

Создав такие автоматически работающие станки, далеко в будущее шагнул Андрей Нартов. Сейчас, когда в первой колонне многочисленной армии машин стоят станки-автоматы, мы с гордостью сознаём, насколько велик был творческий подвиг русского механика.

Другое принципиально важное изобретение в области механики было сделано современником Нартова солдатом петровской армии Яковом Батищевым.

Супорт токарного станка

В знак победы над шведами Пётр прибил к стене своей комнаты шпагу поверженного Карла XII. На клинке её была выгравирована надпись: «Побеждён лучшим оружием». В числе тех, кто способствовал созданию этого лучшего оружия, был и Яков Батищев. Прикомандированный к Тульскому оружейному заводу, Батищев сумел поставить там производство ружей и пушек на невиданную дотоле высоту. Однако он прославился не только как крупнейший организатор производства, но и ещё более как создатель многих новых оригинальных станков.

Стремясь облегчить труд рабочих и ускорить изготовление оружия, Батищев изобрёл целую серию вододействующих машин для сверления стволов, для опиловки их, для зачистки стволов с поверхности и изнутри.

В основу конструкции своих машин Батищев положил замечательный принцип: станки обрабатывали не по одному изделию, а по нескольку сразу.  {169} 

Первые в мире многопозиционные станки Батищева

Историограф тульских оружейных заводов писал о станках Батищева: «В нижнем этаже поставил он два станка для сверления двадцати четырёх стволов на каждом. В верхнем было двенадцать пильных станков, а на каждом обтиралось по двенадцати стволов вдруг пилами, в тридцать фунтов каждая, потом восьмью личными пилами чистились поверхности стволов, а четырьмя отделывались грани у казённого конца: внутренность чистилась четырьмя смыкальными (шустовальными) пилами».

На станке Батищева рабочий-отдельщик мог обработать 16 стволов в день — в восемь раз больше, чем при работе вручную.

Изобретённые Батищевым машины явились родоначальниками станков, которые именуются на современном техническом языке многопозиционными.

В наши дни, когда машиностроительные заводы выпускают в один только день сотни автомобилей, велосипедов и других машин, эти станки, дающие возможность обрабатывать одновременно несколько деталей, стали одним из основных типов станков.

Батищев, положивший начало созданию подобных станков, только за одно это должен быть причислен к выдающимся деятелям техники. Он намного опередил своё время.

В годы, когда он трудился, нигде в мире таких производительных, «многоруких» станков не было. Не было нигде и цилиндроконической передачи, которая появилась уже в позднейших, более совершенных образцах станков Батищева. Не на годы, не на десятилетия даже были задуманы эти великолепные станки.

Оружие, сошедшее с батищевских станков, гремело на улицах Берлина в 1760 году; его несли суворовские солдаты, штурмовавшие Измаил; оно славно служило и кутузовским солдатам — героям Отечественной войны 1812 года.

Много замечательных мастеров, новаторов техники трудилось вместе с Батищевым на Тульском оружейном заводе: братья Демидовы, оружейник Никифор Пиленко, литейщик Семён Баташёв, строитель домен и пушечных вертелен, — как называли тогда станки для расточки орудийных стволов, — Степан Трегубов, мастер Марк Сидоров, спроектировавший новый оружейный завод в Туле, и сотни других прекрасных знатоков оружейного дела.

Благодаря трудам этих выдающихся русских техников Тульский оружейный завод уже в те времена завоевал себе славу лучшего в Европе. Знаменитый путешественник академик Василий Зуев в известном описании своей поездки из Петербурга в Херсон, опубликованном в 1781 году, не случайно начал рассказ о Тульском оружейном заводе такими словами: «Вот краткое описание места, которое столько славы и чести делает городу Туле не только в Российском государстве, но и в прочей Европе».

Многое из того, что вошло в арсенал современной техники, родилось здесь, на тульских заводах. И лишь усердием фальсификаторов из  {169} 

Современные предельные калибры, применяемые машиностроителями

числа буржуазных историков эти достижения относятся к другим местам и другим временам.

Задыхаясь от восторга, расписывают американские историки техники событие, случившееся в конгрессе США в 1798 году. В зал конгресса, рассказывают они, фабрикант Элий Уитней принёс десяток ружей. Ружья разобрали. Уитней смешал все детали. Затем, к удивлению присутствующих, он снова собрал весь десяток ружей, беря для каждого ружья первые попавшиеся детали, в том числе и находившиеся ранее в других ружьях. Каждая часть любого ружья была в точности подобии одноимённой части во всех остальных девяти ружьях.

Одноимённые части были взаимозаменяемыми.

Создатель системы взаимозаменяемости, без которой немыслимо сейчас машиностроение, действительно достоин лавров.

Но не Уитнею и не Америке принадлежит первенство в создании системы взаимозаменяемости. За десятки лет до Уитнея взаимозаменяемости в своих изделиях добились тульские оружейники, причём способ, которым они пользовались для достижения своей цели, был гораздо более совершенным и выгодным, чем метод Уитнея.

Последний добился взаимозаменяемости деталей самым примитивным способом. Кропотливо, вручную его мастера подгоняли детали одного вида под размер детали-эталона. Восемь лет потребовалось заводу Уитнея для изготовления 10 тысяч ружей.

Туляки работали по-другому. Детали изготовлялись без постоянной оглядки на образец. Взаимозаменяемость достигалась тем, что рабочий пользовался набором специальных мерительных инструментов — калибров. Каждый калибр был предназначен для изделия одного определённого размера. Для измерения диаметров отверстий туляки пользовались цилиндрическими калибрами, похожими на пробки; для контроля внешних размеров изделий применялись калибры, напоминающие скобы.

Очертания детали, как правило, характеризуются несколькими размерами. Следовательно, для каждой детали рабочий имел набор соответствующих калибров. Пользуясь этим набором, он добивался того, что все одноимённые детали выходили из его рук строго одинаковыми.

О применении калибров в России говорят уже очень давние документы. Например предписание, составленное в 1715 году по указанию Петра I для людей, занятых приёмкой оружия, указывает: «На оружейных тульских и олонецких заводах делать драгунские, брабантские фузеи и пистолеты калибром против присланных от его Царского Величества медных образцов...»

Другой документ — указ министра графа Шувалова, направленный им в 1761 году Тульскому оружейному заводу, — подтверждает «На каждую оружейную вещь порознь мастерам иметь меры, или по заводскому обыкновению называемые лекалы, за заводским клеймом, или печатано оружейной канцелярии аккуратные, по которым бы каждый с пропорцией всякую вещь при делании приводить мог, без того вещи одна с другою во всём точного равенства не имеют...»

Путь, избранный русскими оружейниками, был единственно правильным. Машиностроители всего мира и сейчас добиваются взаимозаменяемости деталей, применяя калибры, — действуют по способу, впервые появившемуся на русском заводе.

* * *

Неоценимый вклад в машиностроение сделал создатель паровой машины Иван Иванович Ползунов, о котором мы говорили в главе, посвящённой русским металлургам (о нём будет рассказано также и в главе «Русский двигатель»). Строя свою «огнедействующую машину» — первый в мире универсальный паровой двигатель, Ползунов оснастил её многими невиданными дотоле механизмами, устройством для автоматического питания котла, цилиндрической воздуходувкой и т. д.

Мы уже говорили и будем говорить подробнее об этих изобретениях, каждого из которых достаточно, чтобы имя его творца навсегда осталось в истории. Сейчас же, оценивая достижения Ползунова в области техники создания машин, мы хотим подчеркнуть, что Ползунов был первым в мире конструктором, создавшим машину целиком металлическую. Идею своего универсального парового двигателя он воплотил в металл — материал прочный, стойкий и надёжный. До Ползунова во всех машинах почти все части изготовлялись из дерева. Техника обработки металла была в то время невысока Ползунов же металла не боялся. Им были созданы превосходные металлообрабатывающие станки, приводимые в действие гидравлическими двигателями.

Но бесполезно листать страницы буржуазной истории техники. Так же как нет там имени Ползунова — творца первого в мире универсального парового двигателя, нет там упоминании и о Ползунове — конструкторе замечательных механизмов и станков.

* * *

Примерно в то же время русскими механиками было сделано изобретение, произведшее впоследствии подлинную революцию в технике.

В 1770 году из Финляндии в Петербург для постамента памятника Петру I была доставлена огромная скала весом в 1 200 тонн. Эта громадина проделала длиннейшее шестисотверстное путешествие.

Подвиг русских людей был описан в газетах. Гравюра того времени даёт наглядное представление о том, как выглядело устройство, применённое русскими техниками.

Скала катилась на 30 бронзовых шарах, которые были уложены между желобами специально отлитых обойм.

Конструкция эта была первым в мире подшипником качения. В наши дни подшипники качения — шариковые и роликовые, предком которых является конструкция, созданная русскими новаторами, — получили широчайшее распространение. Сводящие трение почти к нулю, эти подшипники дали возможность технике вступить в область высоких скоростей.

И, глядя на проносящиеся в небе самолёты, глядя на стремительные автомобили, мотоциклы, танки, быстроходные станки и могучие подъёмные краны, в которых работают подшипники качения, мы с гордостью вспоминаем, что шарикоподшипник — русское изобретение.

* * *

Не отставала в нашей стране от практики и разработка теории машин и механизмов.

В 1722 году питомец Петра I — Г. Г. Скорняков-Писарев выпустил книгу «Наука статическая, или механика» — первый русский труд, посвящённый специально механике.

При передвижке камня «Гром» русские техники впервые применили устройство, бывшее прообразом современных шарикоподшипников

В 1738 году вышла в свет книга адъюнкта Петербургской академии наук В. Е. Адодурова «Краткое руководство к познанию простых и сложных машин, сочинённое для употребления российского юношества».

Книга Адодурова была источником знаний для нескольких поколений русских механиков. На ней воспитывался гениальный Кулибин. Её читал великий новатор техники Ползунов.

В этом труде В. Е. Адодуров уже выделял машиноведение как особую науку.

На западе же машиноведение вплоть до конца XVIII века трактовалось как второстепенный раздел физики. Только с 1794 года, когда была организована Парижская политехническая школа, учение о машинах приобрело там самостоятельность.

Русскими учёными и исследователями были решены важные проблемы машиноведения.

Часто инженеру-механику приходится рассчитывать механизмы с гибкими звеньями: ремённые передачи, блоки, полиспасты, ленточные конвейеры и транспортёры, ленточные тормоза и много подобных конструкций. На помощь в таких случаях приходит формула, которая даёт возможность по коэфициенту трения определить основные конструктивные элементы механизма с гибкими звеньями. Творец этой знаменитой формулы — петербургский академик Леонард Эйлер.

Формула эта, выведенная в 1765 году, — только составное звено обшей теории трения, которой Эйлер занимался в течение многих лет, продолжая работу о трении в машинах и механизмах, начатую русской Академией наук вскоре после её основания. Первый труд, посвящённый трению в машинах и механизмах, вышел в свет в Петербурге в 1727 году.  {172} 

Титульный лист классического труда Эйлера «Механика».

Эйлер необычайно углубил теорию трения и придал ей математически совершенный вид. В своём классическом труде «Механика» он решал вопросы механики методом математического анализа. От этой книги идут истоки дальнейших исканий в области аналитической механики.

В 1760 году Эйлер выпустил в свет сочинение «О движении твёрдого тела». В этом труде, как писал академик А. Н. Крылов, «вопрос о составлении диференциальных уравнений получил полное и окончательное решение, которым пользуются и до сих пор».

В великом наследстве Эйлера — им оставлено 865 трудов — многое посвящено механике.

Великий учёный был не только крупнейшим теоретиком. Он занимался, как знает читатель, и чисто инженерными делами: принимал участие в экзаменах для «машинных дел подмастерья», уделял время также проверке качества пожарных насосов и чувствительности весов для взвешивания монет.

Много сделал для развития машинной техники великий Михаил Васильевич Ломоносов. Им были построены токарные и лобовые станки, созданы проекты коленчатых валов, водяных колёс, лесопильных мельниц.

Понимая огромную важность «приборного искусства» для создания машин и механизмов, Ломоносов изобрёл целый ряд специальных устройств и приборов: машины для испытания материалов на твёрдость, инструмент «для раздавливания и сжимания тел», при помощи которого исследуется прочность различных материалов. В лаборатории Ломоносова родился первый вискозиметр — прибор для определения вязкости жидкостей. Такими приборами пользуются сейчас машиностроители для правильного подбора смазочных материалов.

Ломоносов оставил также ряд интереснейших исследований часовых механизмов, им была высказана плодотворная мысль об использовании в часах хрусталя и стекла для уменьшения трения.

Величайшая заслуга М. В. Ломоносова перед механикой состоит ещё и в том, что под его неусыпным наблюдением и руководством развивались и работали мастерские Петербургской академии, ставшие благодаря заботам учёного-патриота одним из центров русской технической мысли.

Прибор Ломоносова для испытания твёрдости

После смерти Ломоносова мастерские пришли в некоторый упадок. Но не надолго. В 1769 году во главе мастерских становится гениальный русский изобретатель Иван Петрович Кулибин.

* * *

Великий Кулибин был крупнейшим инженером в современном смысле слова. Ему в высшей степени была присуща способность строить свои творческие замыслы на прочной основе глубоких и строгих расчётов и тщательных исследований.

В 1771 году Кулибин начал работать над поразительным по своей смелости и грандиозности проектом моста через Неву. Всего лишь одной аркой, одним пролётом решил конструктор перешагнуть трехсотметровую ширь реки.

Свой замысел Кулибин воплотил в точные и подробные чертежи.

Знаменитый проект одноарочного моста Кулибина через Неву

К 1776 году изобретатель закончил проект, доныне удивляющий нас замечательной продуманностью инженерного решения, красотой и изяществом конструкции.

Великий механик убедительно доказал реальность проекта, построив 14-саженную модель своего моста. Модель блестяще выдержала строгие и придирчивые испытания, которым подвергла её специальная комиссия, составленная из академиков. На мост положили сотни железных полос общим весом в 3 300 пудов, противостоять которому модель должна была по расчётам. Сверх этого Кулибин распорядился положить дополнительный груз. Железных полос нехватило, и на модель начали класть находившийся поблизости кирпич. Нагрузка возросла на 570 пудов. Модель не дрогнула. Наконец, на этот маленький, но такой прочный мост взошли все члены комиссии. Друзья Кулибина торжествовали. Эйлер, стоя на модели моста, перегнулся вниз и пожал изобретателю руку, поздравляя его с великой победой.

Смелость мысли и необыкновенную конструкторскую изобретательность сочетал Кулибин со строгим расчётом и предварительной проверкой всех возможностей сооружения. Натянув верёвку и подвешивая к ней в определённых местах грузики, изобретатель воспроизвёл как бы подобие своего моста и сил, действующих на нём. Построил Кулибин и специальную испытательную машину, с помощью которой он проверил свои расчёты.

Знаменитые кулибинские часы

Работая таким образом над своим проектом, Кулибин дал гениальное решение вопроса о том, как в модели воспроизвести точное механическое, а не только геометрическое, внешнее подобие крупного сооружения. Создав подобие моста и определив нагрузки, которые способна выдержать модель, Кулибин мог совершенно точно определить и наибольшую допустимую нагрузку, которую сможет вынести на своих плечах его мост-гигант.

Великий математик Эйлер тщательно проверил расчёты Кулибина и, убедившись в их абсолютной правильности, дал о них восторженный отзыв. Эйлер облёк теоретическое открытие Кулибина в математическую форму. Метод подобия, рождённый гениальным русским механиком, вошёл в технику наших дней как одно из мощнейших её средств. Ни одно ответственное сооружение теперь не строится, прежде чем его маленькое подобие — модель — не пройдёт всесторонних испытаний.  {174} 

Иван Петрович Кулибин (1735–1818)

Создатель множества замечательных машин и аппаратов, о которых читатель узнает из других глав книги, — самоходного судна, оптического телеграфа, прожектора, самоходной коляски — Кулибин прославил русскую механику и своими знаменитыми часами и автоматами.

Часы Кулибина, хранящиеся сейчас в Ленинграде, — шедевр механического искусства. Целая феерия, сопровождающаяся музыкой, разыгрывается множеством миниатюрных героев внутри этих небольших, с гусиное яйцо, часов. Их механизм состоит из нескольких сотен деталей.

Будучи придворным механиком, Кулибин создал десятки разных диковинных механизмов-автоматов. Его механический слон ворочал хоботом, а сидевший на слоне вожак-автомат управлял им и ударял в колокол.

Двор растрачивал бесценный талант Кулибина на конструирование забавных безделушек, оставляя без внимания его великие изобретения.

Астрономические часы Волоскова

Но и в увеселительные механизмы Кулибин внёс много нового и ценного для всей механики. Строя машины-игрушки, Кулибин заложил основы конструирования механизмов-автоматов. Метод построения машин, могущих воспроизводить сложные движения, рождённый Кулибиным, вошёл необходимым звеном в автоматику — необычайно развившуюся к нашим дням область техники.

Замечательным строителем автоматических механизмов был и современник Кулибина — ржевский изобретатель Терентий Иванович Волосков.

Его часы — это поистине чудо механики Видевший их русский офицер Ф. Н. Глинка писал: «Взглянув на часовую доску, вы увидите её всю испещрённую кругами: это целый месяцеслов, или в уменьшенном виде картина неба. Там движется серебряная луна со всеми её изъяснениями; там протекает золотое солнце по голубому горизонту, который сжимается и распространяется по мере прибавления и умаления дня. Захотите ли узнать о настоящем годе, месяце, числе, о том, в каком положении луна или в каком знаке небесного пути находится солнце? Взгляните только на часы и тотчас всё это видите!»

Вот как оценивает изобретение Волоскова известный историк русской техники профессор В. В. Данилевский.

«Астрономические часы Волоскова, — пишет он, — автоматически производили чрезвычайно трудные вычисления и показывали их результаты. Они представляли своеобразный «сколок мироздания». В них было представлено наглядно в движении всё, что происходит в данный момент на небосклоне».

Только по одному этому творению Волоскова, являвшегося автором  {175}  и многих других изобретений, можно понять, какое огромное дарование жило в ржевском механике

Тупое самодержавие безжалостно заглушило — в который раз! — и этот русский талант. Ни помощи, ни даже внимания не встретил Волосков.

Изобретатель, который жаждал творить для пользы родины, с горечью говорил перед смертью, глядя на часы: «Мне грустно смотреть на них! Все груды наши — суета!»

Казённая царская наука, пресмыкавшаяся перед всем иностранным, предала забвению имя крупнейшего механика своего времени — Терентия Волоскова.

Такая же участь постигла и Родиона Глинкова — изобретателя первой в мире прядильно-чесальной машины. Имени Глинкова в буржуазной истории техники нет.

Зато на все лады воспевается как изобретатель механической прялки англичанин Аркрайт, которого Карл Маркс назвал величайшим вором чужих изобретений.

Даты неопровержимо свидетельствуют о приоритете русского механика. В 1760 году в России уже работала механическая прядильная фабрика, построенная в Серпейске Родионом Глинковым, тогда как Аркрайт затеял свою прядильню лишь в 1771 году.

Выдающимся новатором техники был Лев Собакин.

За три года — с 1800 до 1803 — Собакин сделал множество изобретений: пожарную машину, весы новой конструкции, прорезную машину, вырезавшую из листов металла кружки — заготовки для монет, печатный стан для тиснения монет, две винторезные машины, цилиндрические мехи без коленчатого вала, значительно более производительные, чем обычные кузнечные мехи, сверлильную машину для сверления больших цилиндров и многое другое.

Выдающиеся изобретения принадлежат младшему современнику Льва Собакина — Алексею Сурнину.

Продолжая дело Нартова, он создал автоматические станки для

Механическая прядильня Глинкова

Леонард Эйлер поздравляет Кулибина с успешным завершением испытания модели одноарочного моста. Рис. худ. К. Арцеулов.

Автоматические станки Сурнина

самых разнообразных операций. Станки Сурнина рассверливали по нескольку оружейных стволов, делали хомутики и винты, проделывали отверстия в шейках штыков и т. д.

Все эти операции производились без постоянной опеки рабочих. Они только направляли станки, а потом станки, вращаемые гидравлическими приводами, работали самостоятельно. Подобных автоматических станков другие страны в то время не знали.

В суровые годы Отечественной войны армии Кутузова снабжались первоклассным оружием, сошедшим со станков Сурнина. Неустанно работала русская мысль и над развитием теории механики. Продолжая дело Адодурова и Эйлера, академик Котельников в 1774 году выпустил «книгу, содержащую в себе учение о равновесии «и движении тел». В те же годы, когда Собакин и Сурнин создавали свои машины, академик С. Гурьев опубликовал свои работы по теории машин и механизмов

Большинству русских новаторов науки и техники приходилось творить в невероятно трудных условиях. Не встречая никакой поддержки со стороны правительства, напротив, постоянно наталкиваясь на преграды косности, а порой и прямой враждебности, работали передовые деятели русской техники.

Так, например, академик Котельников, выходец из простых людей, постоянно третировался академиками из иностранцев, стремившимися опорочить ею труды, доказать «неспособность» русских людей к научному творчеству.

Только немногие из своих замечательных замыслов смог воплотить в металл и дерево конструкций выдающийся изобретатель Сурнин. Большая часть его изобретений так и осталась проектами. Но русские новаторы были патриотами своей родины. Вдохновляемые горячей любовью к отчизне, они продолжали творить, и всё новых и новых борцов за прогресс науки и техники выдвигал русский народ. Имена многих из них стали гордостью всего передового человечества. Одним из таких людей был гениальный математик и механик Михаил Васильевич Остроградский, начавший свою деятельность, как известно читателю, в первой половине XIX века.

Большой вклад в науку сделал Остроградский, открыв «принцип наименьшего действия» — жемчужину теоретической механики. Все механические системы подчиняются «принципу», открытому Остроградским. Руководствуясь этим принципом, можно в математических уравнениях отобразить движение сколь угодно сложной системы колёс, рычагов, кулис и т. д.; можно языком математических символов описать любой механический процесс. Уравнения, основанные на принципе Остроградского, подсказывают инженерам пути наилучшего разрешения стоящих перед ними задач.

Но на Западе «забыли» о великом открытии русского учёного. С «принципом наименьшего действия», попирая справедливость, связывают там имя англичанина Гамильтона.

Перу Остроградского принадлежит ещё целый ряд блестящих трудов по теоретической механике, теория удара, составление уравнений движения упругого тела, исследование распространения волны на поверхности жидкости и т. д.  {177} 

Решётчатая мостовая ферма

Многим обогатил механику и ученик Остроградского — инженер Дмитрий Иванович Журавский.

Годы, когда развернулось творчество Журавского, совпали со временем буйного железнодорожного строительства Молодой инженер был одним из тех людей, которые приняли горячее участие в транспортном перевооружении страны. На его долю выпала наиболее ответственная задача — строительство железнодорожных мостов, являвшееся в те времена мало изученной областью строительной механики.

Пирамидальный шпиль Петропавловского собора

Опыт предшественников — создателей мостов обычного назначения — мало годился при проектировании железнодорожных мостов, которые должны были перекосить значительно большие динамические нагрузки.

Опыт современников-иностранцев, возводивших железнодорожные мосты в Европе и Америке, также не многому мог научить талантливого русского инженера. Зарекомендовавшие себя как лучшие из известных американские мосты, составленные из ферм системы инженера Гау, не обладали надёжной прочностью. Американский инженер, пренебрегая точным математическим расчётом, строил мостовые фермы, элементы которых были совершенно одинаковы по всей длине фермы — как близ опор, так и в средней, провисающей её части.

Журавский подверг тщательному исследованию ферму Гау. Построив модель её, русский инженер заменил в ней болтовые соединения проволоками. Нагрузив модель и заставляя скрепляющие ферму проволоки колебаться, как струны, он обнаружил, что они в разных частях фермы издают звуки разных тонов. Предвидения Журавского оправдались — нагрузка на элементы фермы в разных её частях оказалась неодинаковой. Так, изящным опытом Журавский установил коренной порок мостов американского инженера.

Исследование ошибки Гау стало для Журавского отправной точкой для создания научно обоснованных методов мостостроения. На этом пути он достиг больших успехов.

Журавский разработал способ расчёта мостовых ферм и, пользуясь своей теорией, спроектировал к построил много замечательных железнодорожных мостов — через Мсту, Цну и другие реки.

Замечательная способность Журавского к научному осмысливанию задач строительной практики ярко проявилась и тогда когда ему пришлось наняться проектированием и постройкой металлическое шпиля для собора Петропавловской крепости.

Взявшись за постройку пирамидального шпиля, — такую задачу приходилось решать в мировой технике впервые, — Журавский поставил своей целью прежде всего подробнейшим образом выяснить характер напряжений, которым подвергнутся элементы будущего сооружения.

Опыты над моделями и математические расчёты, которые Журавский производил во время конструирования шпиля, позволили русскому инженеру открыть очень важные для техники методы расчёта двутавровых балок. Такие балки — необходимый элемент мостов, перекрытий,

Сызранский мост Белелюбского.

зданий, железных каркасов заводских цехов, словом всякого крупного сооружения. Тогда же Журавским была разработана и общая теория проектирования сквозных пирамидальных сооружений. Эта теория помогает в наши дни строителям гигантских антенн радиостанций, могучих подъёмных кранов, мачт высоковольтных электрических передач.

Дело Журавского нашло себе достойных продолжателей в лине многих и многих русских инженеров-строителей.

Применяя методы Журавского, русский инженер С. В. Кербедз построил в 1856 году ажурный, лёгкий, но необыкновенно прочный металлический мост через реку Лугу.

Схема параллелограмма Уатта

Другой последователь Журавского, Николай Аполлонович Белелюбский, вошёл в историю техники как создатель большого числа замечательных мостов, пришедших на смену деревянным мостам времён Журавского. Его сызранский мост через Волгу долгое время не имел себе равных в Европе по величине и оригинальности конструкций.

Белелюбский был инициатором широкого применения в железнодорожном строительстве научных методов испытания материалов для чего он создал специальную лабораторию, равной которой не было за границей.

ВЫДАЮЩИЕСЯ ОТКРЫТИЯ

Неизгладимый след оставил в механике Пафнутий Львович Чебышёв.

Великий теоретик, прославивший себя целым рядом блестящих открытий в математике, нередко целыми днями бродил по техническим музеям, бывал на заводах и фабриках. Чебышёв с увлечением решал насущные задачи промышленной практики.

Вот один пример. Инженеры-машиностроители были недовольны  {179} 

Схема действия пресса, сконструированного П. Л. Чебышёвым. Несмотря на простоту устройства этот пресс способен создавать огромное давление. Переступающая машина Чебышёва

выпрямляющим механизмом Уатта, так называемым параллелограммом Уатта. Механизм этот, предназначенный для превращения кругового движения в прямолинейное, выполнял свою задачу далеко не удовлетворительно. Даваемое им движение только в грубом приближении можно было считать прямолинейным. А из-за такого несовершенства параллелограмма Уатта в машинах возникали вредные сопротивления.

И всё же параллелограммом Уатта приходилось пользоваться в течение целых 75 лет. Заменить его было нечем, а кустарные попытки усовершенствовать этот механизм ничего не давали.

Но вот на помощь инженерам пришёл великий математик. Сразу же проблема превращения кругового движения в прямолинейное перестала существовать. Впервые в мире появился метод теоретического расчёт выпрямляющих механизмов. В наши дни подобные механизмы стали основой многих совершенных конструкций. Сам Чебышёв на основе своих расчётов дал ряд новых подобных конструкций.

Работа над выпрямляющим механизмом была для Чебышёва отправной точкой в его деятельности по созданию теории механизмов и машин.

Необыкновенное богатство заключено в этой теории, рождённой русским гением. Можно смело сказать, что теория механизмов и машин стала подлинной наукой лишь в результате трудов Чебышёва. Чебышёв создал целую серию методов расчёт разнообразнейших механизмов, замечательно точно воспроизводящих сложнейшие движения: механизмов, работающих с остановками, превращающих непрерывное движение в движение прерывистое, шарнирно-рычажных механизмов, удивительных передач...

Идя навстречу практике, Чебышёв сам становился инженером свыше сорока механизмов и восьмидесяти их видоизменений спроектировал учёный. Он строит свою знаменитую переступающую машину, точно воспроизводящую движения идущего животного. Создаёт гребной механизм, повторяющий сложное движение весел лодки, самокатное кресло, модель новой сортировальной машины, Чебышёв изобрёл и арифмометр — счётный аппарат, без которого немыслима серьёзная счётная работа.

В математическом отделении Академии наук СССР есть знаменитый «чебышёвский шкаф», в котором бережно хранятся эти замечательные механизмы.

Время от времени обитатели этого хранилища извлекаются и приводятся в движение. И всякого, даже искушённого в технике человека, впервые увидевшего эти механизмы Чебышёва в действии, невольно охватывает восхищение.

Инженеры и учёные всего мира черпают в трудах Чебышёва методы, формулы, идеи, конструкции.

Едва ли не ежедневно обращаются инженеры и техники к знаменитой конструктивной формуле, рассказывающей, при каких условиях проектируемая ими система рычагов, шарниров, колёс и т. д. будет осуществлять требуемые движения, станет механизмом. И вот эту-то необходимейшую формулу на Западе упорно называют формулой Грюблера забывая, что Грюблер «вывел» её на 14 лет позже Чебышёва.

Об одном лишь Робертсе говорят на Западе, когда речь заходит о  {180} 

Мир волчков — тел, вращающихся вокруг неподвижной оси, — велик и многообразен

знаменитой теореме трехшарнирных четырехзвенников, описывающих одну и ту же шатунную кривую хотя эта теорема была одновременно и независимо от Робертса доказана Чебышёвым.

* * *

Идеи Чебышёва получили блестящее развитие в работах его учеников.

Перу любимого ученика Чебышёва — Александра Михайловича Ляпунова, гениального математика и механика, принадлежит замечательная теория устойчивости движения, о которой мы уже упоминали в главе «Творцы точных наук».

Всякая система, механическая или электрическая, во время своей работы испытывает ряд внешних и внутренних воздействий. Зачастую эти воздействия нарушают согласованность работы отдельных частей системы. Она при этом теряет устойчивость движения, «разлаживается». Возникают вредные вибрации, толчки, усилия, в электрических устройствах нарушается синхронизм — появляются опережения и отставания по фазе напряжения тока и т. д.

Теория Ляпунова, рассматривающая условия устойчивости движения, стала основой научного проектирования самых разнообразных машин и устройств. Особенная важность её выявилась в наши дни — дни техники больших скоростей, реактивной авиации, автоматики, телемеханики, радиотехники.

Конструкторы сложнейших механических и электрических устройств обязательно поверяют методом, созданным Ляпуновым, будет ли устойчива, надёжна в работе создаваемая ими система.

Новую теорию пространственных зубчатых механизмов создал другой ученик Чебышёва — X. И. Гохман.

П. С. Сомов успешно работал по теории структуры плоских и пространственных механизмов.

Немало замечательного совершила и выдающаяся женщина-математик Софья Васильевна Ковалевская, за творчеством которой с живейшим интересом следил Чебышёв.

Она, как знает читатель, оставила блестящие исследования вращения твёрдого тела вокруг неподвижной точки.

Тело, вращающееся вокруг неподвижной точки, — это волчок.

Много чудесных свойств возникает во вращающемся волчке. Он необыкновенно устойчив, несмотря на то, что кружится на острие. Он не упадёт, если даже его толкнуть, а отклонится от удара, вывернется в сторону. Всеми силами противится волчок попыткам изменить первоначальное положение его оси.

Волчки — это Солнце, планеты, снаряды, пули. Свойствами волчков обладают колёса, маховики, шкивы — словом, все быстро вращающиеся тела.

Поэтому ясно, какое огромное значение имеет проблема волчка и как важно её решение для всевозможных вопросов практики.

Удивительные свойства волчка давно уже интересовали учёных. Исследовать движение волчка, описать его поведение языком математики стремились и Эйлер, и Лагранж, и Пуансо. Но теория волчка оказалась крепким орешком. Крупнейшие механики смогли только частично  {181} 

Центробежный регулятор

решить проблему волчка, а после них долгое время никому из учёных не удалось достичь каких-либо заметных успехов в развитии механики вращающегося тела

Русская женщина-математик смело принялась за теорию волчка и своим трудом о «вращении твёрдого тела вокруг неподвижной точки» продвинула эту теорию далеко вперёд.

* * *

Новую замечательную главу в науку о машинах и механизмах вписал выдающийся русский механик Иван Алексеевич Вышнеградский Он создал теорию автоматического регулирования. Этот труд явился ответом русского учёного на настоятельные требования инженерной практики.

Во второй половине XIX века, когда в промышленности всё шире и шире стали распространяться паровые двигатели, перед инженерами встал вопрос о создании надёжно работающих регуляторов способных точно и безотказно реагировать на малейшее изменение нагрузки на паровую машину.

Как нужно регулировать работу паровой машины, было известно уже с давних пор, и каждую новую паровую машину инженеры снабжали центробежным регулятором, получившим название регулятора Уатта, в действительности же известным испокон веков и применявшимся для регулирования ветряных мельниц. При уменьшении нагрузки на маховик машины этот регулятор сокращал доступ пара в цилиндр, уменьшая тем мощность машины. При возрастании нагрузки регулятор шире открывал паропровод.

Принцип, лежащий в основе конструкции этого регулятора, был вполне удовлетворительным. Беда заключалась в том, что рассчитывать заранее центробежный регулятор инженеры не умели. При постройке паровой машины каждый раз приходилось кустарно, путём многочисленных проб подбирать конструктивные размеры частей регулятора. От тщательности такого «регулирования самого регулятора» и зависела успешная работа новой машины. Неоднократные попытки создать методы предварительного расчёта регулятора не давали результатов.

Только Вышнеградскому удалось решить эту важнейшую научную и техническую задачу.

В отличие от своих многочисленных предшественников русский учёный рассматривал движение регулятора не изолированно, а в его взаимодействии с движением самой машины. Сведя эту задачу к решению ряда математических уравнений и блестяще их проанализировав, он создал знаменитые «неравенства Вышнеградского».

Выводы русского учёного имели первостепенное значение для практики. «Неравенства» и построенные на их основе «диаграммы Вышнеградского» стали основой расчёта чувствительных, безотказно работающих регуляторов.

Работа Вышнеградского «О регуляторах прямого действия» была сразу же переведена на несколько иностранных языков. Инженеры Америки, Франции, Германии принялись за её изучение.

Значение работы Вышнеградского с развитием техники раскрывалось всё шире и шире. Все позднейшие изыскания в области автоматического  {182} 

Схема электрического управления автомата-наборщика П. Княгининского Схема автомата-наборщика П. Княгининского: 1 — магазин с литерами; 2 — электрическое устройство для управления автоматом; 3 — колесо для ручного привода машины, 4 — противовес

регулирования, как на незыблемый фундамент, опирались на эту работу русского учёного.

Особую значимость приобрела теория, основу которой заложил Вышнеградский, в наши дни. Она помогает инженерам создавать различные автоматические устройства.

В славную когорту русских механиков приходили и те люди, которые в начале своего жизненного пути стояли вдалеке от мира машин и механизмов.

Ценнейшее изобретение сделал во второй половине прошлого века казанский студент-медик Пётр Петрович Княгининский — создатель «автомата наборщика» — первой в мире автоматической наборной машины.

Сообщая об этом изобретении, «Казанский биржевой листок» впоследствии писал: «Имея от природы ум практический, Княгининский напал на мысль изобрести такую машину, посредством которой можно было бы производить набор и, таким образом, сделать реформу в типографском искусстве».

Машина Княгининского состояла из двух частей аппарата, который зашифровывал текст, заменяя значки букв системой отверстий, пробитых на бумажной ленте, и собственно наборной машины.

Во время работы машины лента двигалась по металлическому барабану, соединённому с одним из полюсов электрической батареи. Над лентой располагались несколько пружинящих контактов — своего рода «щупальцы», соединённые через ряд электромеханических устройств с другим полюсом батареи.

При проходе ленты под «щупальцами» их контакты, попадая в отверстия, касаются барабана. На этот раз каждая буква зашифровывается в виде того или иного электрического сигнала. Приспособление для захватывания литер, получая такие сигналы, извлекает из магазина нужные литеры и переносит их в верстатку, собирающую строки.

Автомат-наборщик Княгининского обладал замечательной производительностью. За один час он набирал до 21 600 знаков, то есть по скорости не уступал современным наборным машинам.

Создав первую в мире автоматическую машину, Княгининский намного опередил зарубежных изобретателей. Его автомат появился на 15 лет раньше линотипа, на 26 лет раньше монотипа.

Применив электричество в наборной технике, Княгининский на полвека опередил изобретателя первой иностранной автоматической наборной машины «телетайп-сеттер».

Свою машину Княгининский демонстрировал в Париже, там же он, вероятно, опубликовал и её описание и чертежи. С уверенностью можно сказать, что иностранные конструкторы наборных машин были знакомы с работами русского изобретателя и воспользовались его идеями при создании своих машин.

* * *

Крупнейшие научные победы были одержаны русскими исследователями и в области изучения трения, одной из самых сложных и важных областей науки о машинах.

Борьба с трением, правильно разработанный режим смазки имеют огромное значение в технике.  {183} 

Николай Павлович Петров (1836–1920)

В конце XIX века, когда промышленность развивалась особенно бурно, от правильного решения этих проблем зависел дальнейший прогресс техники, успех борьбы за высокие скорости и большие мощности. Русский учёный — почётный академик Николай Павлович Петров, опубликовав в 1882 году в «Инженерном журнале» работу «Трение в машинах», пролил свет на одно из самых «тёмных» мест механики. Большое внимание уделил здесь учёный проблеме смазывания трущихся поверхностей.

Петров доказал, чго правильно смазанные твёрдые поверхности не приходят в соприкосновение: их разделяет жидкая плёнка. «Если же, — писал он, — жидкий слой, смазывающий два твёрдых тела, вполне отделяет их одно от другого то непосредственного трения твёрдых тел уже, очевидно, не может быть». Таким образом, трение в смазанном подшипнике имеет иную природу, нежели трение «сухое», здесь оно складывается из трения между твёрдым телом и жидкостью и трением, возникающим при вращении в слоях самой жидкости.

Чтобы провести расчёт действующих здесь сил, продолжал Петров, машиностроители должны призвать на помощь гидродинамику — науку, изучающую движущиеся жидкости.

Труд Петрова «Трение в машинах» положил начало классической гидродинамической теории трения. Развитию и углублению этой теории учёный посвятил много работ, вошедших в золотой фонд современной механики.

В подшипнике, смазанном маслом, трение между твёрдыми телами заменяется трением между слоями жидкости

Формула Петрова, позволяющая определить силу трения в зависимости от качеств смазочной жидкости, скорости движения и давления на единицу трущейся поверхности, — одна из важнейших инженерных формул. Ею пользуются механики в своей повседневной работе.

Тончайший вопрос теоретической механики нашёл своё разрешение в трудах замечательного русского учёного И. В. Мещерского — автора классического учебника и задачника по теоретической механике, по которым и сейчас учатся наши студенты.

Выдающийся теоретик Мещерский основал в механике новый раздел — механику тела с переменной массой. Это, как казалось когда-то, далёкое от практики исследование с развитием техники, особенно в наши дни, приобрело исключительное значение. К телам с переменной массой главные законы движения которых установил Мещерский, принадлежит и ракета: во время полёта масса её по мере сгорания топлива резко меняется.  {184} 

Сейчас, когда всё больше и больше аппаратов с реактивными двигателями бороздят небо, труды русского исследователя привлекают пристальное внимание инженеров и учёных. И, может быть, недалёк тот час, когда уравнения и формулы Мещерского будут использованы при расчётах конструкции первого космического корабля.

* * *

В последней четверти XIX века на небосклоне науки взошла новая яркая звезда — Николай Егорович Жуковский. Всем известны его бессмертные заслуги в деле создания авиационной науки. Однако авиацией далеко не исчерпывается круг вопросов механики, интересовавших Жуковского. Он оставил исследования о турбинах, ткацких машинах, велосипедных колёсах, речных судах, мукомольнях и т. д.

Великой научной победой Жуковского является доказательство теоремы о так называемом жёстком рычаге. Значение этого труда неизмеримо велико. Почти в каждом механическом устройстве мы найдём либо рычаги, либо их разновидности ворот, шкивы, шестерни.

Кинематический метод силового расчёта механизмов, разработанный Жуковским, служит любому инженеру-механику.

Этот метод — только часть, только звено в той стройной теории механики, в которой Жуковский слил воедино кинематику, кинетостатику и динамику механизмов.

Многим обогатил механику и «адмирал корабельной науки», великий учёный Алексей Николаевич Крылов. Распространяя метод подобия, семена которого столетие назад посеял Кулибин, он дал научную основу моделирования кораблей. Крылов оставил никем не превзойдённые исследования в труднейшей отрасли механики — жироскопии, науке, изучающей жироскопы — волчки.

Труды Крылова по теории жироскопа стали настольными книгами конструкторов навигационных приборов. Теория Крылова помогает строить замечательные морские и авиационные жирокомпасы и автопилоты.

Новое слово в машиностроении сказал академик Василий Прохорович Горячкин. Он первый исследовал механику сельскохозяйственных машин.

Испытание модели корабля

Орудия для обработки земли появились уже очень давно. Возраст плуга, например, измеряется многими тысячами лет. Но и в конце XIX века это важнейшее сельскохозяйственное орудие конструировали, основываясь только на одном опыте, не вводя сюда теоретические расчёты. Так же обстояло дело и с машинами, появившимися позднее, — жатками, сеялками, молотилками.

Горячкин же создал научные методы проектирования сельскохозяйственных машин. Сочетав принципы механики с указаниями передовой агробиологической науки, основоположниками которой были замечательные русские учёные — Докучаев, Костычев и Вильямс, он заложил основы новой науки — земледельческой механики.

* * *

Шаболовская радиобашня, построенная Шуховым.

Десятками исчисляются конструкторские открытия и замечательные изобретения русского инженера Владимира Григорьевича Шухова. В интереснейших сооружениях нашего времени запечатлелось его многостороннее творчество. Ещё в молодости Шухов поразил великого Чебышёва исключительно глубоким знанием математики и механики, мощностью своего мышления. Чебышёв советовал молодому механику посвятить себя теоретической деятельности, работать в Академии. Но Шухов остался инженером. Всё своё выдающееся дарование он отдал любимой технике.

В 1895 году посетители нижегородской выставки любовались чудесными висячими крышами, покрывавшими площадь величиной в несколько десятин. Основой этого лёгкого сооружения были изобретённые Шуховым сетчатые перекрытия. Своим изобретением русский инженер намного опередил зарубежную технику. Только через тридцать лет подобные строительные конструкции были описаны в западноевропейской технической литературе.

На этой же выставке демонстрировалось и другое изобретение Шухова — водонапорная сетчатая башня, родоначальница большой семьи знаменитых шуховских гиперболоидов. В конструкции этих башен полностью выявился изумительный инженерный и математический талант их создателя ажурные, но весьма прочные сооружения, имеющие очертания известной в математике кривой — гиперболы, построены на самом деле из прямолинейных балок. Свыше ста пятидесяти разных гиперболоидных башен сооружено в нашей стране, одна из них — известная всем 160-метровая Шаболовская радиобашня в Москве

След деятельности Шухова запечатлелся во всех отраслях техники. В металлургии русский механик проявил себя создателем замечательных домен и кауперов. Нефтяная промышленность получила от него нефтепроводы, танкеры и нефтехранилища. Шухов строил железнодорожные мосты, водонапорные башни, огромные перекрытия вокзалов, подобные нижегородским висячим крышам. Для химиков он создавал газгольдеры, для артиллеристов — платформы тяжёлых орудии, для судостроителей — пловучие ворота доков.

В каждом из этих творений русского инженера сверкает его замечательный талант новатора. Так, например, Шухов первый стал строить здания с металлическими каркасами. Десятки лет проходили порой, прежде чем за границей появлялись сооружения, подобные шуховским.  {186} 

Владимир Григорьевич Шухов (1853–1939)

Своими трудами замечательный строитель неизменно обогащал и теорию инженерного дела. Многие его формулы и расчётные методы стали рабочим инструментом для инженеров всего мира.

Огромны заслуги наших отечественных техников в создании теоретических основ одного из важнейших производственных процессов — процесса резания.

Резание — это точение на токарных станках, это фрезерование, сверление, строжка, протягивание, шлифовка — всё то, что принято называть «холодной обработкой металлов».

Резание — один из старейших способов придать изделию нужную форму. Многими тысячелетиями отделён от нас тот момент, когда впервые острие инструмента, зажатого в руке человека, сняло стружку с дерева или металла. Но, однако, до середины XIX века, когда на заводах всего мира работали уже десятки, а может быть, и сотни тысяч металлорежущих станков, сущность процесса резания оставалась неизвестной.

Основываясь на одном только опыте, подбирали режимы резания, углы заточки инструмента.

Производственники не имели правильного представления о том, что происходит с металлом в момент, когда лезвие резца впивается в него и отделяет от него слой стружки.

Первым по-научному подошёл к проблеме резания русский учёный Иван Тиме, опубликовавший в 1870 году замечательный труд «Сопротивление металлов и дерева резанию» — плод своих многолетних исследований.

Более трёхсот опытов проделал русский учёный на станке, оснащённом специальным приспособлением, позволявшим изучать процесс резания во всех подробностях. Тиме резал сталь, чугун, железо, цветные металлы.

Результаты этих исследований легли в основание первой теории резания.

Тиме установил главные законы резания. Он первым показал, что в металле в момент снятия стружки под действием резца происходит постепенное разрушение сцепленных частиц, а стружка отделяется в результате скалывания частиц.

В своей книге русский учёный дал первые в мире научно обоснованные таблицы резания и формулы, которые перешли затем во все руководства по металлообработке.

В 1893 году с теорией резания выступил русский профессор К. А. Зворыкин. Исходя из своих исследований, во время которых он применил изобретённый им прибор для измерения сил резания, Зворыкин  {187} 

Резец для скоростной обработки металла, снабжённый пластинкой из твёрдого металла.

первый предложил формулу, позволяющую установить зависимость толщины снимаемой стружки от силы, действующей на инструмент.

Три года спустя, в 1896 году, другой русский учёный, А. А. Брикс, выпустил в свет свою книгу «Резание металлов».

Русский учёный впервые в технике дал научную разработку режимов резания, показал, какие углы резания, какие режимы следует применять при обработке металла той или иной твёрдости.

Большое значение для продвижения вперёд науки о резании металла имели работы Якова Григорьевича Усачёва — талантливого техника, работавшего в мастерских Петербургского политехнического института.

Усачёв первым начал исследования микроструктуры металлической стружки, первым начал фотографировать микрошлифы, полученные из металла стружек. Это позволило ему в подробностях изучить процессы, происходящие в стружке в момент отделения её от обрабатываемого изделия.

Усачёву принадлежит первенство в исследовании одного из важнейших явлений, сопровождающих резание, — выделения тепла.

Русские учёные почти на полвека опередили зарубежных исследователей в области создания научных основ теории резания.

Американцы стремятся убедить мир в том, что подлинным творцом теории резания является их соотечественник Фредерик Тейлор.

Но даже беглое знакомство с книгой американского учёного убеждает в том, что Тейлор не мог создать теории резания. Не сделав попытки теоретически осмыслить явления, сопровождающие резание, Тейлор построил книгу исключительно на эмпирических данных. Больше того, американский учёный отрицал всякое значение теории.

Намного опередил своими трудами заграницу и Александр Михайлович Игнатьев — замечательный русский учёный, изобретатель и революционер. Он создал самозатачивающиеся инструменты.

Резцы, ножи, топоры, пилы, зубья врубовых машин и ковши экскаваторов, сделанные по методу Игнатьева, не только не тупятся во время работы, но даже становятся острее.

К изобретению этих замечательных инструментов А М Игнатьев, по специальности биолог, пришёл очень оригинальным путём. Он начал с разгадки такого удивительного факта почему зубы грызунов и когти хищников всегда остры, никогда не тупятся.

Многослойное лезвие

Исследовав это явление, изобретатель обнаружил что зубы и когти животных затачиваются как раз во время работы. Причина этого, установил Игнатьев, кроется в своеобразном — слоистом строении этих природных инструментов. Внешние слои их — самые мягкие, а чем ближе к середине, тем слои становятся крепче и крепче.

Самая крепкая, твёрдая часть зуба или когтя — его сердцевина. Поэтому, чем дальше слой находится от сердцевины, тем он быстрее стирается во время работы. Сердцевина вследствие этого всегда возвышается над окружающими слоями, зуб или коготь всегда имеет заострённую форму. Угол резания такого природного инструмента неизменен. Разгадав секрет неизменной остроты зубов и когтей животных, Игнатьев положил этот принцип в основу своих самозатачивающихся инструментов.  {188} 

Он собрал их из отдельных листков стали, изобретя для этого и особый способ сварки по всей поверхности предмета. Листки были изготовлены из сталей самых разных твердостей начиная от самых мягких, кончая самыми твёрдыми, из которых делались сердцевинные слои.

Гениальное изобретение Игнатьева, родившееся в предреволюционные годы, получило, однако, признание только после Великой Октябрьской революции. Советская власть предоставила Игнатьеву возможность работать над своим изобретением.

Сейчас советские инженеры создают и внедряют в промышленность самозатачивающиеся инструменты, первенство в изобретении которых принадлежит нашей стране.

Ведётся упорная работа и по внедрению другого выдающегося изобретения Игнатьева — трубчатого вращающегося резца. При неподвижном резце половина, а порой и больше, всей энергии, потребной для резания металла, непроизводительно тратится на преодоление трения между стружкой и резцом Игнатьев остроумным приёмом сумел избежать этих потерь — устранил трение между резцом и стружкой.

Резец Игнатьева, похожий на чашку с заточенной кромкой, укрепляется в подшипнике. Стружка металла, ползущая с изделия, приводит его во вращение. Трения между ними не возникает. Стружка сходит совершенно холодной. Резец Игнатьева, изготовленный из обычной быстрорежущей стали, позволяет добиваться огромных скоростей резания, достижимых только для резцов из специальных твёрдых сплавов.

* * *

Огромное значение как для теории механики, так и для практики инженерного дела имела работа крупнейшего учёного Л. В. Ассура, творчество которого развернулось в предреволюционные годы. Он создал научную классификацию механизмов.

Нужда в такой классификации была необычайно велика. К началу XX века существовало уже огромное количество самых разнообразных механизмов и с каждым днём их становилось всё больше. Здесь были и простые механизмы, состоящие из какой-либо пары рычагов и колёс, и сложнейшие сочленения множества шестерён, колёс, рычагов и других деталей. Разобраться в многообразии машин и механизмов можно было, только установив единый принцип, который позволил бы разделить их на определённые группы.

Первые попытки создать классификацию машин относятся к XVIII веку: французский учёный Монж ещё тогда попробовал навести порядок в мире механизмов. Однако классификация Монжа получилась столь громоздкой, что учёный, доведя составление её до 21-го класса, прекратил свою работу.

Позднее за классификацию механизмов брались другие иностранные учёные — Гашет, Бетанкур, Виллис.

Некоторые из них предлагали положить в основу классификации характер преобразования движения, производимого механизмом. В одну группу здесь зачислялись механизмы, преобразующие прямолинейное движение в круговое, в другую — круговое в криволинейное и т. д. Виллис предложил классифицировать механизмы по характеру превращения ими скоростей...  {189} 

Но все эти системы оказались искусственными, нежизненными. Явно однородные механизмы зачислялись этими классификациями в равные группы.

Таким образом, задача создания действительно научной систематики механизмов долгое время оставалась нерешённой.

И только русский учёный сумел решить эту насущную проблему механики.

В результате глубокого научного анализа механизмов Л. В. Ассур пришёл к выводу, что любой, даже самый сложный механизм можно рассматривать как сочетание нескольких более простых элементов. Образование механизмов по Ассуру можно представить как своеобразное наслоение таких элементов. Анализ этих-то составных частей механизма и положил учёный в основу своей классификации.

Труд Ассура не только помог разобраться в существующих механизмах, но и явился могучим средством конструирования новых машин.

Западная наука ответила на открытие Ассура весьма своеобразно. В 30-х годах нашего века в немецких и австрийских журналах регулярно печатались статьи некоего профессора Розенауера, знакомившего мир со своими успехами в области классификации механизмов. В действительности же Розенауер, бывший в своё время студентом Петербургского политехнического института, где преподавал Ассур, под своим именем публиковал слегка изменённые выдержки из классического труда Ассура. Это был плагиат, но он, тем не менее, легко нашёл себе место на страницах научных журналов Австрии и Германии.

В те же годы в Германии другой профессор, Линен, опубликовал «свою» классификацию механизмов, являющуюся также не чем иным, как посредственным подражанием замечательному труду Ассура.

Поступок Линена называется кражей. Но никто на Западе не сделал попытки схватить вора за руку Напротив, там нашлись покровители, пытавшиеся даже прославить Линена. Американский учёный А. Е. Р. Дейонг в своих статьях, напечатанных в 1942–1943 годах, объявил Линена творцом научной классификации механизмов. Заодно Дейонг просто исключил из своего обзора всякое упоминание о русской механике. В его статьях нет имён ни Чебышёва, ни Жуковского, ни Петрова. Все достижения русской механики Дейонг приписал немецкой и английской науке.

Статьи Дейонга вызвали глубокое негодование советских учёных.

Советская автоматическая станочная линия

Академик И. И. Артоболевский направил Дейонгу гневное письмо, где документально доказывал приоритет отечественных учёных в решении крупнейших проблем механики, приписанных различным иностранцам. Попытка украсть достижения русской науки встретила достойный отпор советских учёных.

* * *

Великая Октябрьская социалистическая революция дала науке небывалые возможности для развития.

Новыми замечательными достижениями обогатили механику её ветераны — Жуковский, Чаплыгин, Крылов, Горячкин, Шухов, радостно встретившие советскую эпоху, нашедшие в ней неисчерпаемый источник творческого вдохновения. Выросла замечательная школа механиков. Её представители, решая сложнейшие задачи теории механизмов и машин, намного опережают западных учёных Вот несколько примеров.

А. П. Малышев первый вывел структурную формулу для пространственных механизмов, звенья которых совершают движение не только в плоскости, но и в пространстве.

Н. А. Мерцалов разработал методы анализа этих сложнейших механизмов, на 8 лет опередив своими трудами немецких учёных Винкеля, Бейера и других.

Крупнейших результатов в создании теории пространственных механизмов добились также советские учёные Н. Г. Бруевич, В. В. Добровольский, И. И. Артоболевский, Г. Г. Баранов.

Намного обогнав западных учёных, советские учёные И. И. Артоболевский и В. В. Добровольский создали общую классификацию для плоских пространственных механизмов. Этот замечательный труд позволяет конструкторам из великого многообразия расклассифицированных механизмов подбирать без большого труда механизмы, выполняющие нужные движения, и соединять их в сложный организм.

автоматических станочных линий, этого самого совершенного достижения современной машиностроительной техники. Первая автоматическая линия станков была создана на Сталинградском тракторном заводе.

Сейчас уже на многих наших заводах работают линии станков, которые всё делают сами. Рабочий только командует этими умными машинами. Советские конструкторы идут ещё дальше по пути автоматизации производства. В Москве уже построен целый завод, работа которого полностью автоматизирована.

Советской стране принадлежит первенство в создании и угольных комбайнов, замечательных машин, необычайно облегчающих труд горняков и многократно повышающих его производительность.

В нашей стране появились и первые станки, сами читающие чертежи и изготовляющие по ним изделия. Эти «грамотные станки», глазом которых служит фотоэлемент, созданы советскими изобретателями.

Намного опередил заграницу советский изобретатель Д. С. Семёнов, создавший первый станок для шлифовки точнейших измерительных плиток. Семёнову первому удалось механизировать эту сложнейшую работу, которую раньше выполняли только квалифицированнейшие мастера, медленной и кропотливой шлифовкой доводившие плитки до требуемого размера.

Инженер Т. Н. Соколов создал лучший в мире копировальный станок, необыкновенно точно изготавливающий по моделям изделия любых, даже самых сложных форм.

В нашей же стране родилась и скоростная обработка металлов. Советским изобретателям принадлежит честь создания новых инструментов и методов технологии обработки металла, позволивших в сотни раз увеличить скорость резания.

Славятся созданием методов скоростного резания металлов и советские учёные-теоретики и новаторы промышленности. Рядом с именами известного физика В. Д. Кузнецова и его учеников, разработавших теорию скоростного резания, стоят имена прославленных стахановцев — Г. Борткевича, П. Быкова, Д. Макеева и многих других мастеров скоростной обработки металла.

Подлинно народное стахановское движение ежечасно рождает сотни новаторов. Эти люди социалистического труда вместе с инженерами и учёными неустанно борются за ещё больший расцвет нашей техники.

Первый в мире паровой двигатель, созданный Ползуновым. Рис. худ. К. Арцеулов.

РУССКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Двигатель — необходимая часть любой машины, любого механизма. Двигатели заставляют паровоз мчать тяжёлые составы, блюминги — прокатывать сталь, разнообразные станки — обрабатывать сложнейшие детали, они посылают нам электрическую энергию — словом, приводят в действие весь сложный и многообразный мир техники.

Создание и совершенствование двигателя — одна из прекраснейших глав истории техники. Самые яркие и значительные страницы этой главы написаны русскими людьми.

«ВОДЯНОЙ МАСТЕР» КОЗЬМА ФРОЛОВ

Долгое время развитие промышленности опиралось главным образом на водяной двигатель, который в нашей стране достиг наибольшего совершенства. Апофеозом развития водяных колёс явились знаменитые подземные гидросиловые установки «водяного мастера» Козьмы Дмитриевича Фролова, построенные им на алтайских заводах в середине XVIII века.

Козьма Дмитриевич Фролов родился на Урале и, как многие из «мастерских детей», был направлен на учёбу в горнозаводскую школу.

По окончании её он долго работал на Урале и в Карелии, стал знатоком горнозаводского и водяного дела, и был затем направлен на Алтай на серебро- и золотодобывающие заводы, где деятельность его развернулась во всю силу таланта.

На реке Корбалихе в 1763–1765 годах он впервые в мире соорудил  {193} 

«Водяные мастера» России умело использовали энергию воды

силовой каскад, где отведённые в подземный канал воды реки последовательно использовались на трёх предприятиях, много раз совершая полезную работу.

Фролов впервые в мире превратил водяной двигатель в центральный двигатель предприятия, от которого работали не только все механизмы, но даже и внутризаводской транспорт.

Завод Фролова, приводимый «в совершенное действие водяною силою», — далёкий прообраз современных, полностью механизированных заводов.

В иностранной технической литературе утверждается, что первыми заводами с централизованным двигателем являются прядильные фабрики английского капиталиста Аркрайта, основанные в 70-х годах XVIII века. Но мы знаем, что уже в первой половине 60-х годов, задолго до постройки предприятий английского фабриканта, действовал завод Козьмы Фролова, механизированный вплоть до внутризаводских рельсовых путей, построенных здесь также впервые в мире. Вагонетки, перемещавшиеся по рельсовому пути с помощью канатов, которые наматывались на барабаны, связанные с двигателем, впервые появились на алтайском заводе в те далёкие времена, чтобы через десятилетия распространиться по всем промышленным предприятиям мира.

Важно отметить, что предприятие Фролова на Корбалихе долго и весьма успешно работало. За один лишь 1766 год, как повествуют документы, предприятие дало больше 674 пудов серебра и свыше 21 пуда золота.

И если это необыкновенное нововведение алтайского «водяного мастера» было со временем забыто, виноват в этом отсталый крепостнический строй, подавлявший в стране всё передовое.

Ещё более грандиозным было второе гидротехническое сооружение Фролова — подземная гидроустановка Змеиногорского рудника.

Зарубежные историки при обзоре крупнейших гидросиловых установок XVIII века останавливаются обычно на двух выдающихся, по их мнению, сооружениях. Первым они считают Лондонскую городскую водокачку, некогда стоявшую на Темзе. Там, в узких пролётах между опорами моста, были установлены огромные водяные колёса, с помощью которых приводились в движение насосы, поднимавшие воду на башню водокачки, откуда вода растекалась по всем кварталам города.

В качестве второго примера приводят обычно гидроустановки в Марли, питавшие водой реки Сены фонтаны Версаля — летней резиденции французских королей.

Это была действительно очень сложная и интересная гидроустановка, состоявшая из нескольких водяных колёс диаметром в 12 метров, которые приводили в движение группу из 200 насосов, ступенями подававших воду на высоту свыше 150 метров. Отсюда вода под большим естественным напором расходилась к дворцовым фонтанам.

Однако исследование и изучение подземных гидроустановок, построенных Фроловым на Змеиногорском руднике, показывает, что установка в Марли не может итти ни в какое сравнение с поистине грандиозным творением русского мастера, сооружённым им не для развлечения, а для облегчения человеческого труда в глубинах земли.

Профиль Змеиногорской плотины (вверху) мало чем отличается от профиля современных земляных плотин — Ольховской (Донбасс) и Терской (Кавказ)

в действие колесо рудоподъёмной машины Екатерининской шахты. Дальше он катился вновь по подземной галлерее к 17-метровому колесу водоподъёмного механизма той же шахты. Отработанная напорная вода мчалась опять-таки под землю к рудоподъемнику Вознесенской шахты — колесу 16-метровото диаметра, которое приводило в движение целую систему насосов и устройств для подъёма руды.

Таким образом, вода пробегала под землёй более двух километров, отдавая по пути свою энергию многочисленным механизмам рудников.

В те годы, когда ещё не было ни паровых машин, ни электричества, способного передавать энергию на любое расстояние, и машины вынуждены были жаться к водяному колесу, Фролов в сильной степени уменьшил зависимость машин от «водяной силы». В его гигантской установке усилия водяных колёс передавались механизмам и насосам на многие десятки метров с помощью остроумно задуманной системы шатунов, кривошипов и канатов.

Достойно завершая развитие водяной техники прошлого, Фролов в своей гигантской установке предвосхитил вместе с тем позднейшие мысли о централизованном питании энергией промышленного предприятия.

ПОДВИГ ИВАНА ПОЛЗУНОВА

С развитием промышленности зависимость её от реки вступила в противоречие с новыми требованиями производства. Промышленность нуждалась в двигателе, не зависящем от рек.

Титанические водяные колёса диаметром в пяти-этажный дом вращались в подземных залах

Такой двигатель дал миру наш великий соотечественник, горный мастер Иван Иванович Ползунов.

Сейчас, когда почти два столетия отделяют нас от тех времён, мы с особой силой ощущаем всё величие творческого подвига Ползунова.

Смело шагнув вперёд, создав «огненный двигатель» — первую в мире универсальную промышленную паровую машину, Ползунов открыл новую эру в развитии техники.

Сын солдата, Иван Иванович Ползунов родился в Екатеринбурге в 1728 году. Учился он в заводской школе, а потом работал в звании «механического ученика» с жалованьем рубль в месяц. В 1745 году Ползунова направили на Колыгано-Воскресенские заводы на Алтай, чтобы он «впредь при горных, плавильных и пробирных делах мог быть...».  {196} 

Работая на Колывано-Воскресенских заводах, Ползунов стал крупнейшим специалистом-механиком.

Тонко чувствуя требования производства, которые здесь, в центре алтайской горнорудной промышленности, становились всё настоятельнее, Ползунов задумал «пресечь водяное руководство». Чтобы осуществить свои новаторский замысел, он решил создать «огненную машину», которая была бы, как писал Ползунов, «способной по воле нашей, что будет потребно, исправлять».

Машина эта, в отличие ог всякого рода насосов, находивших себе применение только при откачке воды, должна была обеспечить непрерывное действие и могла быть использована для любых работ.

Месяцы кропотливейших расчётов, бессонные ночи, проведённые над чертежами, многочисленные схемы и опыты — и, наконец, грандиозная задача решена. В 1763 году Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов проект паровой машины. Сделанная по этому проекту модель машины хранится сейчас в Барнаульском горном музее.

В Петербурге статский советник Шлаттер, которому было поручено рассмотреть проект Ползунова, не мог не признать, что «...сей его вымысл за новое изобретение почесть должно».

Получив ряд изменений Шлаттера, как мы теперь видим, в основном ухудшавших паровую машину, Ползунов приступил к её постройке.

Новый двигатель, в противовес громоздким деревянным водяным колёсам, должен был целиком состоять из металла. Зная всю сложность предстоящей работы, Ползунов мечтал построить машину сначала «малым корпусом» — то-есть малого масштаба. Однако начальство приказало, чтобы он сразу же возводил машину «большого корпуса», потребовало создания большой заводской установки.

Модель паровой машины Ползунова, хранящаяся в Барнаульском горном музее

И вот без всякой помощи, лишь с двумя юношами-учениками да несколькими чернорабочими, Ползунов начал постройку огромной, высотой с трёхэтажный дом, рабочей машины для обслуживания воздуходувки на 10 плавильных печей.

Подробные рабочие чертежи и исторические документы говорят нам об устройстве и работе первой в мире паровой машины.

Вода разогревалась в котле, склёпанном из медных листов. Пар поступал через специальные распределительные устройства в два вертикальных трёхметровых цилиндра, поршни которых действовали на коромысла. Эти коромысла были связаны с мехами для поддува рудоплавильных печей, а также с водяными насосами-распределителями и другим дополнительным оборудованием, необходимым для питания котла и для поддержания непрерывного действия машины.

Великий механик добился того, что все детали его машины постоянно «сами себя в движении держали».

При постройке машины Ползунов проявил себя  {197} 

Машина Ползунова обслуживала дутьё и плавильные печи

также и выдающимся теплотехником. Об этом говорит тонко продуманное автоматическое снабжение котла подогретой водой Ползуновым был создан и первый в мире экономайзер — установка для использования тепла отработанного пара.

И, наконец, создавая свою машину, он за 80 лет до Майера и задолго до Джоуля сформулировал основной закон термодинамики, говорящий о том, что теплота и работа эквивалентны. Ползунов писал: «Принятые в машину члены побуждением теплоты требующую тягость носили и полезный и желаемый успех имели».

В мае 1766 года строительство машины было, наконец, закончено. Но 6 мая, буквально за несколько дней до пуска машины, её гениальный создатель умер, надорванный непосильным трудом и бедностью. Ему было всего 38 лет.

Машина начата работать уже без него. В течение нескольких месяцев она исправно обслуживала дутьём рудоплавильные печи.

Отсутствие опыта у преемников гениального изобретателя не замедлило сказаться. Полуграмотное начальство при устранении естественно возникавших неисправностей новой машины вводило свои кустарные «новшества». Так, чтобы устранить зазоры между поршнями и цилиндрами, поршни обернули берестой, в результате чего «бересто весьма ожесточилось, в логоватые места вода приходить чрезвычайно начала».

Машина проработала до 10 ноября 1766 года, пока не стала из-за течи котла.

За время своей работы машина не только полностью оправдала свою стоимость (7 200 рублей), но и дала свыше 12 тысяч рублей прибыли.

Очень много сделал Иван Иванович Ползунов за свою недолгую, но прекрасную жизнь. Почему же великое русское изобретение было погублено, а имя его гениального создателя забыто? Почему на все лады прославлялся английский изобретатель Уатт, который соорудил свою паровую машину лишь в 1784 году — через 20 пет после создания русской паровой машины?

В этом были виновны люди, стоявшие у власти в тогдашней России. Не зная и не любя страны, русского народа, они перенимали чужие обычаи, моды, преклонялись перед иностранными «новинками». Характерно, что Екатерина II в 1775 году предложила через своего посланника в Англии малоизвестному ещё Уатту службу в России за невиданно щедрое вознаграждение в 1 000 фунтов стерлингов. Это произошло через 9 лет посте того, как умер в нищете русский творец паровой машины — великий Ползунов.  {197} 

Да и чего другого можно было ожидать от правящей верхушки!

Но машину Ползунова видел в своё время профессор Фальк — иностранный учёный, путешествовавший по России. Он не мог не быть потрясён величием этого колоссального механизма. Однако он преднамеренно описал «ползуновское чудо» жалким и несостоятельным. По его словам, Ползунов только повторил «известную английскую машину с двумя цилиндрами», хотя в действительности в те годы нигде в мире таких машин вообще не существовало.

Преступной деятельностью управителей алтайских заводов Ирмана и Миллера ползуновская машина была окончательно уничтожена. Это они издали в 1779 году чудовищный указ: «...огнедействующую махину... разобрать: находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить на что годен будет». Это они расхитили ползуновский двигатель, оставив на месте его развалины, сохранившие народное название «Ползуновское пепелище».

Но память о Ползунове не могла быть вытравлена из сердца русских людей.

Спустя десятки лет после его смерти старожилы-алтайцы передавали предание о Ползунове — человеке, постигшем тайну огненной силы и стремившемся с помощью могучей машины облегчить труд своих соотечественников.

Советские исследователи — историки техники — восстановили историческую правду о Ползунове во всём её блеске.

Слава его бессмертна. Она дорога людям страны, где труд впервые в мире стал свободным, где техника превращена в настоящего друга человека.

РОДИНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Можно провести аналогию между стрельбой из пушки и поршневым двигателем внутреннего сгорания. Горючие газы толкают ими ядро или поршень.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания открыло новую эру в развитии транспорта — наземного, водного и воздушного.

На протяжении десятилетий западными историками и их последователями в России замалчивалась ведущая роль русской мысли в данной области техники. Так было и с гениальным изобретением Игнатия Степановича Костовича, который создал первый в мире бензиновый мотор с электрическим зажиганием.

До последнего времени считали, что это изобретение немецкого инженера Г. Даймлера. В 1885 году он построил двигатель внутреннего сгорания мощностью около 10 лошадиных сил, работавший на керосине, и установил его на экипаже. Эта дата и считалась днём рождения бензинового мотора.

Изыскания советских исследователей, опровергая первенство Даймлера в создании бензинового мотора, утверждают бесспорный приоритет русского инженера, на несколько лет опередившего развитие моторостроения за рубежом.

В августе 1879 года в Петербурге на заседании кружка первых русских энтузиастов воздухоплавания моряк русского флота капитан Костович продемонстрировал чертежи изобретённого им дирижабля и  {199} 

Первый в мире двигатель внутреннего сгорания, работавший на бензине, был создан русским изобретателем И. С. Костовичем

80-сильного двигателя к нему. Проект дирижабля представлял огромный интерес.

Двигатель же был полнейшим техническим новшеством. Он должен был работать на бензине, зажигание горючей смеси в цилиндрах осуществлялось с помощью электрической искры.

Подобного мотора в те годы не существовало.

Проект Костовича привлёк к себе всеобщее внимание. Изобретателя поддержал Д. И. Менделеев. На строительство летательного аппарата были собраны по подписке деньги.

На Охтенской судостроительной верфи была начата постройка дирижабля.

В первую очередь начали строить двигатель. В 1884 году мотор был готов и к концу года подвергся испытаниям.

Мощность его почти в десять раз превосходила мощность моторы, построенного Даймлером через год.

В восьми горизонтально расположенных цилиндрах под действием вспышек бензиновых паров перемещались поршни. С помощью штоков и промежуточных шатунов они передавали усилия на общий коленчатый вал с маховиком, поднятый почти на метр над цилиндрами.

Четыре карбюратора, в которых осуществлялась смесь бензиновых паров с воздухом, были соединены с четырьмя запальными коробками, каждая из которых обслуживала одновременно два противолежащих цилиндра. В запальной коробке находились клапан для впуска горючей смеси, клапан для выпуска отработанных газов и вращающийся электроконтакт для создания искры.

Открытие клапанов и вращение запального контакта осуществлялись от коленчатого вала через четыре шестерни и цепные передачи.

Охлаждение мотора было водяное. Заключённые в специальные кожухи цилиндры омывались водою. Для уменьшения трения цилиндры и поршни были сделаны из бронзы и усиленно смазывались. Таким образом, мотор Костовича имел все элементы современного двигателя внутреннего сгорания.

Поразителен удельный вес этого двигателя. При мощности в 80 лошадиных сил он весил всего лишь 240 килограммов, то-есть на каждую лошадиную силу мощности приходилось 3 килограмма веса. Этот результат оставался непревзойдённым свыше 15 лет — до 1910 года.

Превосходя по мощности двигатель Даймлера в 10 раз, мотор Костовича имел и гораздо более совершенную конструкцию.

Применением же электрической системы зажигания Костович опередил немецкого конструктора Бенца, которому на западе и поныне приписывается первенство в этой области.  {200} 

Наконец, среднее расположение камер сгорания между противолежащими цилиндрами было лишь в 1920 году запатентовано в Германии фирмой Юнкерс.

Испытания двигателя Костовича дали хорошие результаты, что неоднократно подчёркивается во многих документах изобретателя. Однако использован на дирижабле двигатель не был, так как средств на постройку огромного летательного аппарата нехватило.

Первый в мире бензиновый мотор сохранился до наших дней. Он установлен ныне в Москве на стенде Центрального дома авиации.

О судьбе, постигшей дирижабль талантливого русского изобретателя, мы расскажем подробнее в главе «Грозное оружие».

Важно отметить, что удача Костовича в создании столь совершенного мотора не случайна. Известно, что за несколько лет до начала строительства дирижабля Костовичем была построена моторная лодка, также с бензиновым мотором. Чертежи и описание этого мотора не сохранились, но работа над ними была, видимо, для изобретателя серьёзной подготовкой к созданию описанного выше двигателя.

Да и сам Костович не был одинок в своём творчестве. Почти в те же годы в России параллельно с ним трудились другие талантливые изобретатели двигателей.

В 1885 году молодой конструктор Б. Г. Луцкой построил четырёх-цилиндровый, а затем и шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания с вертикальным расположением цилиндров в один ряд.

Двигатели Луцкого были, таким образом, первым прообразом современных автомобильных и судовых моторов.

Свыше десяти двигателей внутреннего сгорания разных мощностей и конструкций построил Луцкой для нужд транспорта. В 1904 году он создал 50-сильный двигатель для моторной лодки, а в 1907 году — мотор колоссальной мощности, в 6 000 лошадиных сил, установленный на миноносце Балтийского флота «Видный».

«Биротативный» двигатель А.Г. Уфимцева

Интересный авиационный двигатель разработал и построил в 1909 году изобретатель Анатолий Георгиевич Уфимцев. Его двигатель имел удельный вес всего лишь 1,4 килограмма на лошадиную силу. Особенность этого двигателя заключалась в том, что цилиндры его вращались в одну сторону, в то время как вал вращался в другую. Этот шестицилиндровый двигатель так называемого «биротативного» типа вращал одновременно в разные стороны два пропеллера, развивая мощность в 90 лошадиных сил — почти вдвое большую, чем мощность обычных двигателей того же веса и объёма.

Показанный на Международной авиационной выставке в Москве, этот мотор привлёк всеобщее внимание, создатель его был награждён серебряной медалью.

Русские учёные сделали большой вклад и в создание двигателей внутреннего сгорания, работающих не на дорогом бензине, а на более дешёвом жидком топливе, например на нефти.

В 1893 году немецкий изобретатель Дизель приступил к изготовлению опытного образца двигателя внутреннего сгорания, который должен был работать на дешёвом горючем, по принципу, несколько отличному от обычных моторов внутреннего сгорания.

Свыше трёх лет бился изобретатель над созданием действующей  {201}  модели машины, отбрасывая многое из того, что было задумано им раньше. Сначала он отказался от применения в качестве горючего угольного порошка. Затем пришлось отказаться и от применения нефти. Созданные им первые дизели работали на бензине и керосине.

Нефтяной же двигатель — мощный и экономичный — так и оставался неосуществлённой мечтой, пока за решение этой задачи не взялись русские изобретатели.

В 1899 году в Петербурге группой талантливых инженеров и техников машиностроительного завода «Русский дизель» была создана русская «нефтянка».

Этот двигатель вовсе не представлял собою копию двигателя немецкого изобретателя Это был своеобразный, прекрасно разработанный двигатель, продуманный во всех своих конструктивных особенностях Удачный топливный насос, совершеннейшая форсунка, необходимая для подачи нефти в цилиндр, почти без изменения сохранились на части дизелей до наших дней.

К тому же русский двигатель был очень экономичным. Имея мощность в 25 лошадиных сил, он расходовал всего 240 граммов сырой нефти на лошадиную силу в час — результат для своего времени невиданный.

Слава русского завода быстро облетела моторостроительные предприятия Европы, которые с радостью ухватились за самый простой и экономичный двигатель.

Но заслуга России состоит не только в создании первых двигателей на нефти, здесь же этому двигателю было найдено и серьёзное применение.

Ранней весной 1903 года на Неве появилось совершенно необычайное судно. Оно не имело ни труб, ни больших гребных колёс, характерных для парохода.

Эго был первый в мире теплоход — «Вандал», приводимый в движение дизелем, вращавшим водяные винты.

Русская «нефтянка» — первый в мире нефтяной двигатель

В следующем году был построен волжский теплоход «Сармат». Здесь два дизеля вращали два судовых винта. О «Сармате» заговорил весь мир, да и было о чём говорить: вместо 48 тонн нефти, нужной пароходу для пути от Баку до Астрахани, теплоход сжигал всего 9 тонн!

Таким образом, русские инженеры К. П. Боклевский, Д. Д. Филиппов, Р. А. Корейво и другие открыли новое направление в мировом судостроении — строительство теплоходов.

Создавая первые теплоходы, они решили ряд принципиально важных технических задач.

Русские строители двигателей своей конструкторской практикой опровергли мнение иностранных учёных и инженеров о том, что нефтяные двигатели по своей природе не могут изменять число оборотов и не могут быть реверсивными, то-есть не в состоянии давать обратный ход.

Машиностроительный завод «Русский дизель» впервые разработал и применил на своих дизелях топливные насосы, которые позволяли изменять количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя я тем самым изменять и число оборотов. Уже на теплоходе «Сармат» в  {202} 

В России был создан первый четырёхтактный реверсивный нефтяной двигатель

1904 году были установлены двигатели такой конструкции.

В 1908 году машиностроительный завод в Петербурге построил и первый в мире реверсивный дизель. Этот двигатель, испытанный под руководством профессора А А. Быкова, безукоризненно давал обратный ход. Двигатель сразу же нашёл себе применение. Именно он был впервые установлен на подводной лодке «Минога».

Самостоятельную схему реверса мощных дизелей разработал почти в то же время и Коломенский машиностроительный завод.

Исключительные достижения русских строителей двигателей внутреннего сгорания не оставались незамеченными. Развитие этой области техники за рубежом шло под влиянием русской школы.

Через десять лёг после спуска на воду первого теплохода их было в разных странах уже свыше 80, причём из этого числа на долю России приходилось около 70 судов.

Именно у нашей страны перенимали зарубежные фирмы основные конструкции двигателей внутреннего сгорания, зачастую присваивая себе и славу создания этих конструкций.

В 1906 году Петербургский машиностроительный завод построил двухтактный дизель с картерной продувкой и выхлопом через клапаны. Создание этой схемы совершенно незаслуженно приписывается фирме Бурмайстер и Вайн, которая только в 1929 году начала строить двигатели с такой системой продувки.

В 1911 году тот же завод построил V-образный двигателе для судов. Эта конструкция приписывалась немецкой фирме Зульцер, хотя она лишь 15 лет спустя начала строить подобные двигатели.

Инженеры Коломенского машиностроительного завода в 1908 году построили по проекту инженера Корейво судовой двухтактный дизель с расходящимися поршнями и щелевой продувкой.

Этот двигатель демонстрировался через два годя на Международной выставке в Петербурге. Система его была заимствована позже фирмой Юнкерс и до сих пор называется этим именем.

Тот же Коломенский завод построил по проекту Д. Д. Филиппова четырёхтактный двигатель двойного действия большой мощности Лишь 20 лёг спустя такие двигатели начали строиться иностранными фирмами и под их именем фигурируют до сих пор в технической литературе.

Эти примеры можно было бы продолжить. Все они указывают на огромную силу творческого предвидения русских теплотехников в разработке основных линий развития двигателей внутреннего сгорания.

Не менее значительны достижения русских теоретиков тепловых двигателей. Впервые в мире в 1907 году профессором В. И. Гриневецким был создан научный метод теплового расчёта рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания. Этот метод лёг в основу всех теоретических исследований в области расчёта тепловых двигателей.

Работу реактивного двигателя можно сравнить со стрельбой из пушки. В обоих случаях истечение горючих газов вызывает реактивную силу, передвигающую пушку или ракету

Советские учёные — строители двигателей внутреннего сгорания — подняли эту область техники на необычайную высоту.

Работы профессоров Орлина, Цветкова, Калиша, Алексеева и Тареева, а также лауреата Сталинской премии Семёнова получили широчайшую известность. В результате творческой деятельности многих поколений русских изобретателей нефтяной двигатель внутреннего сгорания окончательно вошёл в технику. И когда мы сейчас видим тепловозы, теплоходы, тракторы, автомобили и даже самолёты с дизельмоторами, работающими на тяжёлом топливе, мы не должны забывать, кто дал этим экономичным и удобным моторам право на жизнь. Наряду с электрическим светом, ставшим известным во всём мире под названием «русского света», наша родина дала миру и двигатель — «русский дизель».

ТОРЖЕСТВО ВЕЛИКИХ ИДЕЙ

Самолётостроение не могло развиваться до тех пор, пока не был найден двигатель, обладающий двумя необходимыми качествами: значительной мощностью и в то же время малым весом.

В двигателе внутреннего сгорания самолёт получил могучее и надёжное сердце. В своё время казалось, что эти двигатели в состоянии обеспечить и беспредельное увеличение скорости полёта.

К проекту Н. И. Кибальчича была приложена схема реактивного двигателя.

Однако сейчас выяснено, что на очень больших скоростях (порядка 900 километров в час), которые достигнуты современной авиацией, воздушный винт — движущий орган машины — перестаёт надёжно тянуть самолёт. Нужна уже огромная мощность мотора, чтобы самолёт значительно увеличил скорость. Поэтому воздушный винт и обычный поршневой мотор не в состоянии обеспечить очень больших скоростей.

И здесь в авиацию приходит совершенно новый двигатель — реактивный. Действие его основано на создании мощной струи газов, выбрасываемой двигателем в сторону, обратную движению самолёта. Газы создаются в реактивном двигателе за счёт сгорания топлива. Реактивный двигатель напоминает по принципу действия пушку, которая получает толчок назад при каждом выстреле. Только здесь выстрел как бы длится непрерывно. Самолёт толкает вперёд сила отдачи.

Тяга этого двигателя, естественно, тем сильнее, чем больше скорость и количество газов, покидающих в данный момент двигатель.

Нашей родине принадлежит первая мысль о применении реактивного двигателя в авиации. У нас были впервые разработаны основные конструкции реактивных двигателей и произведены теоретические расчёты их работы в полёте.

Впервые возможность применения реактивного двигателя в авиации  {204} 

Модель самолёта с турбореактивным двигателем

утвердил в 1881 году в своём завещании революционер народник Николай Иванович Кибальчич, приговорённый к смертной казни за изготовление бомбы, которой был убит царь Александр II.

Брошенный в каземат Петропавловской крепости, Кибальчич за несколько дней до своей смерти описал проект реактивного летательного аппарата.

Не желая унести с собою в могилу тайну огромного своего открытия, изобретатель-революционер просил разрешить ему перед смертью свидание с кем-либо из учёных, чтобы передать свои идеи потомкам. В свидании было отказано.

Только в 1918 году, после Великой Октябрьской резолюции, среди сугубо секретных дел охранки был найден этот замечательный «Проект воздухоплавательного прибора бывшего студента Института инженеров путей сообщения Николая Ивановича Кибальчича, члена русской социально-революционной партии».

Жидкостный реактивный двигатель, созданный Циолковским. Горючее и окислитель с помощью насоса поступают в камеру сгорания

В трагических строках, заключающих проект, мы слышим великую веру в грядущее «Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти, я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моём ужасном положении».

Почти сорок лет был скрыт от человечества этот документ.

Но ещё до того, как был извлечён из архивов охранки проект Кибальчича, с идеей реактивного двигателя выступил великий русский учёный Константин Эдуардович Циолковский.

В 1903 году в журнале «Научное обозрение» появилась его статья «Исследование мировых пространств реактивными приборами» В этой работе Циолковский пошёл значительно дальше Кибальчича, не только дав строгое теоретическое обоснование возможности использования реактивного двигателя, но и разработав первые конструкции ракет.

В те годы, когда воздухоплавание только ещё утверждалось, Циолковский уже предвидел, что «за эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных».

Современный реактивный двигатель скоростного самолёта

Стремясь приблизить это время, Циолковский создал проект жидкостного реактивного двигателя, рассчитанного на действие смеси жидкого кислорода и горючего, которые химически соединялись — сгорали — в особой камере с соплом, выбрасывая реактивную струю газов. Подача горючего и кислорода в камеру регулировалась специальными насосами. Поток поступающего горючего должен был, подогреваясь у стенок камеры сгорания, одновременно охлаждать их. Эти принципы, высказанные сорок пять лет назад русским учёным, нашли себе применение в современных жидкостных реактивных двигателях для самолётов и дальнобойных ракет.

Циолковский не только на девять лет опередил француза Эсно-Пельтри и на шестнадцать лет американца Годдара — первых зарубежных исследователей реактивных двигателей, — он на десятки лет опередил всё развитие авиационной техники.  {205} 

И сейчас, когда эскадрильи реактивных самолётов уже бороздят воздушный океан, когда на сверхвысоких скоростях полёта винт уже уступил своё место реактивному двигателю, хочется ещё раз вспомнить слова Циолковского, сказанные им в 1933 году «Сорок лет я работал над реактивными двигателями и думал, что прогулка на Марс начнётся лишь через много сотен лет. Но сроки меняются. Я верю, что многие из вас будут свидетелями заатмосферного путешествия».

Только советская власть дала учёному эту веру в реальность его идей, дала ему веру в силу человеческого творчества.

И если раньше казённая царская наука, окружив стеной молчания дерзновенные проекты великого учёного, пыталась представить ею «калужским чудаком и мечтателем», то советский народ обогатил и неизмеримо развил идеи реактивного воздухоплавания.

* * *

Мы проследили весь путь развития двигателя в нашей стране.

В России были созданы водяные двигатели, которые превзошли все гидравлические двигатели мира, созданные в то же время.

Россия — колыбель паровой машины.

Россия создала и «поставила на ноги» двигатель внутреннего сгорания, «научила его ходить».

В России был создай новый тип двигателя — реактивный.

Наконец, Россия — родина электрического двигателя. Электромотор был создан русским академиком Б. С. Якоби, о работах которого мы подробно рассказывали в главе «Родина электротехники».

Мы вспомнили лишь крупнейших русских изобретателей — гениев, которые выделялись среди многих замечательных талантов, подобно тому как высочайшие горные вершины поднимаются над окружающими их величественными пиками.

Сколько было, помимо Фролова, «водяных людей», которые самыми остроумными способами приручали воду, заставляя её работать на человека! Сколько было, кроме Ползунова строителей «огненных машин», насаждавших «паровую силу» по всем заводам России! Сколько было людей, подобно Циолковскому стремившихся к завоеванию неба!

...В нашей стране выстроены мощнейшие гидростанции, питающие электрической энергией сотни заводов и предприятий. Вращаются под напором воды цельнолитые колёса турбин Днепрогэса — и верится, что в их мощи есть доля труда гидротехника Фролова частицы творчества русского электрика Якоби.

Когда недавно в Сталиногорске была запущена крупнейшая в мире паровая турбина мощностью в 100 тысяч киловатт, мы вспомнили Ползунова, ведь он когда-то первый использовал могучую силу пара.

Новые дизельные тракторы «Кировец-35» — первенцы послевоенной пятилетки — вышли на поля. Они имеют самый экономичный двигатель внутреннего сгорания. Мы не забываем русских инженеров, работавших когда-то над созданием нефтяных двигателей.

И когда на Красной площади, закинув голову, мы смотрим на стремительно проносящиеся реактивные самолёты — мы знаем об этом мечтал когда-то Циолковский, со светлой верой в правоту своих идей умирал Кибальчич.

ТВОРЦЫ ТРАНСПОРТА

НА ПЕРВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ПУТЯХ РОССИИ

История железнодорожного транспорта начинается с изобретение рельса. Ведь рельсы — основа железнодорожного пути. По ним двигались первые вагонетки, толкаемые человеком или влекомые лошадьми, по ним проносятся вихрем современные поезда.

Отправившись в путешествие в глубины времён вдоль блестящей нитки рельса, мы придём на Алтай, к берегам двух хлопотливых речек — Змеёвки и Корбалихи.

Здесь почти двести лет тому назад был изобретён рельс и впервые применён как основа железной дороги.

В 1763 году великий русский гидротехник, «водяной мастер». Козьма Дмитриевич Фролов построил здесь первое в мире, полностью механизированное предприятие по добыче и обработке руды, о котором читатель уже знает из главы «Русский двигатель». Сейчас нас интересует внутризаводской транспорт этого замечательного предприятия. Перемещение руды в пределах завода было механизировано. Здесь по первым в мире рельсам катились вагонетки, гружённые рудой.

В 1765 году о необычайном этом нововведении стало известно в столице. Начальник Колывано-Воскресенских алтайских заводов писал в Петербург о том, что Фролов, проявив «знак своей ревности и любопытства, привёл в совершенное действие водяною силою» не только все механизмы но и вагонетки, разъезжающие по рельсовым путям, благодаря чему «людям не мало работы уменьшилось». Так говорилось в сообщении о первом в мире рельсовом транспорте. Необходимо отметить, что вагонетки приводились в движение механической тягой с помощью канатов, наматываемых водяным колесом на барабан.  {207} 

Рельсовый путь Фролова намного опередил аналогичные изобретения иностранцев, в частности и «первый рельсовый путь», как его называют англичане, который появился на металлургических заводах Дерби в графстве Йоркшир только в 1767 году.

Рельсы для этого пути, проложенные неким Рейхольдсом, были отлиты в форме жолоба с невысокими бортиками, и повозки очень часто сходили с таких рельсов.

Успех Фролова не был единичным. Развитие рельсового транспорта в России успешно продолжалось. В 1788 году на Александровском чугунолитейном заводе (в Олонецком крае) изготовлявшем пушки, была для передвижения орудий из цеха в цех создана под руководством Никиты Ярцева чугунная дорога общей протяжённостью свыше 160 метров. Рельсы этого пути были уголковые. По одной полке рельса катилось колесо, другая полка не давала ему соскочить в сторону.

«Чугунка» Александровского завода, как называли в то время в России рельсовые пути, действовала успешно. О ней много лет спустя писал известный деятель транспортной техники Селивестр Гурьев в статье «О перекосных железных дорогах»: «В Александровском заводе в Петрозаводске дороги употребляются для перевозки пушек в разные отделения завода уже с 1788 года».

Есть основания предполагать, что подобные «чугунки» существовали в те же годы и на других металлургических заводах России.

Продолжал и развивал дело Козьмы Дмитриевича Фролова и сын его Пётр Козьмич Фролов. Он внёс новое усовершенствование в рельсовый транспорт. Трудами Петра Фролова была построена на Алтае в 1806–1809 годах первая русская чугунная дорога с конной тягой. Она была создана на 17 лет раньше, чем в Америке, и на 13 лет раньше, чем во Франции.

По устройству пути эта дорога превосходила всё, что было сделано в те годы за рубежом. Передовые люди России высоко оценили значение этого нововведения.

Профессор Петербургского университета Н. П. Щеглов писал в начале XIX века в газете «Северный муравей» о конной чугунке Фролова:

«...В России построена и с успехом действует с 1810 года в Колыванском округе на протяжении 1 версты 366 сажен между Змеиногорским рудником и ближайшим заводом чугунная дорога, по которой одна лошадь везёт 3 телеги, в 500 пудов каждая, т. е. производит работу 25 лошадей, употребляемых на обычных дорогах».

Лошади тянули вагонетки по чугунным колесопроводам — рельсам Фролова

Рельсовый путь на Колывано-Воскресенских заводах, на Александровском заводе, конная чугунка Петра Фролова были первым шагом в деле создания железнодорожного транспорта.

Вторым шагом в развитии железнодорожного транспорта было изобретение машины, которая заменила собою лошадь или человека, двигавших вагонетки по железному пути.

Первую смелую попытку применить для движения вагонеток механическую силу, как мы уже знаем, сделал сам изобретатель рельсового пути. С помощью водяных колёс, лебёдок и канатов К. Д. Фролов осуществил движение вагонеток в пределах завода.

Там же, на Алтае, где трудился когда-то Козьма Дмитриевич Фролов, родилась новая машина, которой впоследствии суждено было сдружиться с рельсовым путём и вместе с ним стать основой железнодорожного транспорта в том виде, в котором он знаком теперь всем нам.

Мы говорим о паровой машине, созданной великим русским теплотехником Иваном Ивановичем Ползуновым (о творчестве его рассказано в главе «Русский двигатель.»).

В то время, когда начала работать машина Ползунова, вряд ли кому приходило в голову, что такой двигатель сможет поместиться на тележке и потащить за собой по рельсам целую вереницу гружёных вагонов. Но именно паровая машина, поставленная на колёса, превратилась в механического коня — паровоз.

Прошли десятки лет со времени изобретения рельсового пути и парового двигателя, прежде чем паровоз встал на рельсы.

Царское правительство, выражавшее волю реакционных крепостников, не торопилось с постройкой железных дорог, с введением в России железнодорожного транспорта. Долгие годы шли споры между сторонниками и противниками железной дороги. И хотя в нашей стране трудами русских людей было создано всё необходимое для успешного развитие железнодорожного транспорта, правительство, безучастное к творчеству отечественных техников, решило передать это важнейшее дело в руки иностранцев.

Иностранцы, прибывшие в Россию, много говорили о славе Стефенсона и об его последователях, но с постройкой дороги не спешили. А на Урале тем временем уже бегали по рельсам вагончики, прицепленные к первому русскому паровозу — изобретению уральских мастеров Черепановых.

Можно только поражаться глубине творческого замысла и техническому совершенству творения отца и сына Черепановых — простых людей, крепостных мастеров.

Ефим Алексеевич Черепанов был «плотинным мастером», а затем и механиком на демидовском заводе. В 1824 году на знаменитых металлургических заводах Демидовых в Нижнем Тагиле «хитрым механиком» была уже установлена первая паровая машина «силою против четырёх лошадей». На подаренной Черепанову в честь этого события серебряной вазе была выгравирована надпись: «Ефиму Алексеевичу Черепанову. Устроение первой паровой машины на рудниках и заводах Нижнетагильских 1824 года».

С этой поры Ефим Алексеевич Черепанов стал строить не только водяные двигатели, но и паровые машины к прокатным, лесопильным и  {209}  воздуходувным механизмам. Отцу помогал в работе его сын, родившийся в 1803 году, — талантливый юноша Мирон Черепанов. Он быстро освоил огромный опыт отца и зарекомендовал себя выдающимся механиком.

Творческое содружество отца и сына Черепановых дало замечательные результаты. Их трудами заводские мастерские были превращены в настоящее предприятие для постройки различных машин и механизмов, необходимых для демидовских рудников и заводов.

Хорошо оснащённое «механическое заведение» в качестве технической базы позволило талантливым мастерам построить первый в России паровоз Мирон Черепанов ещё в 1829 году задумал строить «паровую телегу» Своим замыслом он зажёг отца, и вскоре механики принялись за работу.

В условиях отсталой царской России отец и сын Черепановы построили сложнейшую машину — паровоз, который по своим качествам значительно превосходил «Ракету» Стефенсона — один из первых паровозов Англии.

Общепринятое ныне название «паровоз» пришло к машине Черепановых позднее. В документах Нижнетагильского завода новую машину именуют по-разному: «пароход», «пароходка», «пароходный дилижанец» и даже «сухопутный пароход».

Дошедшие до наших дней заводские производственные рапорты дают нам возможность восстановить полную картину строительства первого русского паровоза.

В декабре 1833 года десятки рабочих по указанию Черепановых начали изготовлять первые детали будущей машины. С невиданной скоростью шла стройка. Но в феврале произошло несчастье: «...пароход уже был отстройкою почти собран и действием перепущен, в чём и успех был, но оного парохода паровой котёл лопнул». Механики принялись за переделку котла, которая затянулась до лета. В августовском рапорте читаем: «Пароходный дилижанец отстройкою совершенно окончен, а для ходу оного строится чугунная дорога, и для сохранения дилижанца отстраивается деревянной сарай».

Первый русский паровоз по сравнению с современным локомотивом был, разумеется, паровозом-ребёнком. Длина «пароходного дилижанца» достигала всего двух метров. Под котлом (диаметром около метра) располагались два цилиндра, приводившие в действие ведущую пару колёс паровоза (всего было четыре колеса). Над всей этой конструкцией спереди возвышалась труба, а сзади, на специальной площадке, стоял машинист.

транспорта сообщалось в печати. Так, не раз писал о нём в 1835 году «Горный журнал». В одной из заметок сообщалось: «в Нижнетагильском заводе гг. механики Черепановы устроили сухопутный пароход, который был испытан неоднократно, причём оказалось, что он может возить более 200 пудов тяжести со скоростью от 12 до 15 вёрст в час.

Ныне гг. Черепановы устроили другой пароход большего размера, так что он может возить с собой около тысячи пудов тяжести. По испытании сего парохода оказалось, что он удовлетворяет своему назначению, почему и предложено было ныне же проложить чугунные колесопроводы от Нижнетагильского завода до самого Медного рудника и употреблять пароход для перевозки медных руд из рудника в заводы». Эта чугунная дорога с Медного рудника до Выжского завода была проложена к зиме 1836 года и исправно действовала на протяжении многих лет.

Интересно и своеобразно разрешили Черепановы сложнейшие технические задачи, встававшие перед ними. Одной из таких задач было увеличение производства пара в котле. Для этого Черепановы снабдили котёл восьмьюдесятью дымогарными трубками, которые значительно увеличили парообразующую площадь котла. Такое смелое использование большого числа дымогарных трубок было важным техническим новшеством. Для лучшего использования энергии топлива конструкторы так перестроили топку что она оказалась полностью окружённой водой. Выпуская отработанный пар в трубу, Черепановы значительно усилили тягу, что улучшило условия сгорания топлива. Наконец, наиболее интересным нововведением явилось изобретение Черепановыми «заднего хода» паровоза.

Паровоз Черепановых оставил далеко позади современные ему заграничные образцы локомотивов.

На Урале, в Нижнем Тагиле есть Пароходная улица. Она называется так потому, что свыше ста лет тому назад здесь, на призаводском пустыре, пролегла первая в России паровая железная дорога, протянулись чугунные «колесопроводы» — рельсы по которым бегал «сухопутный пароход». Он возил вагонетки с рудой и первых пассажиров — рабочих тагильских заводов. До нас дошли даже имена первых русских машинистов, выученных Мироном Черепановым, — Прохора Рышкова и Панкрата Смородинского.

Царское правительство прошло мимо замечательного творения русских техников и отдало развитие железнодорожного транспорта в стране на откуп иностранцам. В этом ярко сказались и рабское преклонение перед иностранной техникой и преступная недооценка способностей отечественных техников и возможностей отечественного производства.  {211} 

В те годы, когда на Урале уже бегал по рельсам русский «сухопутный пароход», в Россию приехал из Австрии делец Франц Герстнер.

Быстро взвесив возможности поживиться за счёт русской казны, Герстнер начал домогаться привилегии на строительство железных дорог в России. Ловкому коммерсанту, заручившемуся поддержкой влиятельных лиц, удалось добиться монопольного права на постройку железной дорог, протяжённостью в 27 километров, между Петербургом и Царским селом.

В 1835 году, в год пуска на Урале второго паровоза Черепановых, под Петербургом 2 500 крепостных крестьян и 1 400 солдат приступили к постройке железной дороги.

Сейчас нам кажется непонятным и диким, что в то время, когда уже действовала Тагильская железная дорога, целиком построенная русскими мастерами из отечественных материалов, для столичной железнодорожной линии все рельсы, паровозы, машинисты, даже каменный уголь, ввозилось из-за границы. Но для царской России это было в порядке вещей.

В 1837 году, после четырёхлетней успешной работы Тагильской железной дороги, состоялось официальное торжественное открытие Царскосельской дороги. Газета «Северная пчела» писала о публике, собравшейся по этому случаю: «Самое блистательное общество главнейших сановников, военных и гражданских особ дипломатического корпуса, множество избранных дам высшего круга, представительниц красоты и грации, и большое число посторонних лиц, учёных, литераторов, художников, негоциантов». Очарованная успехами австрийского предпринимателя, насаждавшего на русской земле английскую технику, эта публика, вероятно, даже и не знала, что уже несколько лет тому назад не английский машинист, а русский под приветственные возгласы простых уральских людей водил первые паровозы по железным путям России.

Когда было закончено строительство Царскосельской дороги, она перешла в собственность государства. Герстнер, заработав на постройке изрядную сумму, укатил в Америку. Россия стала первой в мире страной, где железные дороги были не частными, а казёнными. Но осталась легенда об «иностранце-благодетеле, основоположнике русского железнодорожного транспорта».

Мы вправе задать вопрос: почему талантливое изобретение Черепановых не получило сразу же распространения в России? Почему только после постройки Царскосельской дороги состоялось «официальное» открытие других железных дорог в стране, построенных русскими техниками?

Не технические трудности встали на пут русских новаторов транспорта — эти трудности успешно преодолевались; главным препятствием были засевшие в правительстве сановные поклонники всего иностранного, слепые и глухие к отечественным изобретениям. Они тормозили развитие транспорта в стране. Вначале они просто отвергали идею строительства железных дорог в России. С их благословения иностранные профессора вроде француза Дестрема читали публичные лекции «О причинах неприменимости железных дорог к средствам и потребностям России». Главноуправляющий путями сообщения Толь, опасаясь,  {212}  что «железные дороги вызовут развитие демократических идей», яростно возражал против их строительства. Министр финансов граф Канкрин уверял, что «из-за железных дорог разорятся извозопромышленники, сгорят леса, а население страны и без того не очень оседлое превратится в бродяг». Реакционные журналисты вроде Наркиза Отрешкова развязно утверждали, что проведение железных дорог в России «совершенно невозможно, очевидно бесполезно и во всяком случае невыгодно».

Сломить это организованное сопротивление было крайне трудно, несмотря на то, что лучшие люди России понимали огромное значение железных дорог для экономического развития страны.

Известно, что уже перед самой смертью неизлечимо больной Виссарион Белинский, подойдя как-то к строящемуся вокзалу в Петербурге, сказал сопровождавшему его Достоевскому: «Наконец-то и у нас будет хотя одна железная дорога. Вы не поверите, как эта мысль облегчает мне иногда сердце».

* * *

О возможностях отечественной промышленности свидетельствует тот факт, что когда началось строительство железной дороги Петербург — Москва, подвижной состав для неё изготовляли целиком в России.

Производство паровозов освоил Александровский завод, затем Коломенский, Невский, Боткинский и Мальцевский заводы.

На рельсы вышли также путиловские и сормовские паровозы. Почти каждый новый русский паровоз отличался каким-либо техническим новшеством. На русских паровозах впервые было применено двойное расширение пара, при котором пар последовательно совершает работу в двух цилиндрах — цилиндре высокого давления и цилиндре малого давления. Этот принцип использования пара, позволяющий экономить до 20 процентов топлива, был разработан русским ииженером-паровозостроителем Бородиным. Значительно позже идею целесообразности двойного расширения пара высказал французский учёный Маллет, однако в некоторой части технической литературы первенство в этом отношении так и осталось закреплённым за французом. Тем же Бородиным были применены в локомотивостроении «паровые рубашки» цилиндров, дающие до 16 процентов экономии пара.

Русские инженеры первые начали изучение условий работы подвижного состава. В 1881 году Бородиным была создана первая в мире паровозная лаборатория при Киевских мастерских Юго-Западной железной дороги. Только десять лет спустя за границей появилась подобная лаборатория. Лаборатория эта повторяла методы и приёмы тяговых испытаний, разработанных в России.

Русский опыт в паровозостроении заимствовали не только европейские страны, — многое перехватывалось и американскими паровозостроителями.

В 1889 году Брянский завод изготовил для Московско-Рязанской дороги десять паровозов совершенно новой конструкции, построенных по проекту талантливого русского инженера Нольтейна. Эти паровозы отличались очень большой мощностью. Один из этих так называемых  {213}  сочленённых паровозов демонстрировался на Всемирной выставке в Париже. Мощный паровоз настолько заинтересовал американцев, что они прислали в Россию целую комиссию изучать опыт эксплуатации и строительства новых паровозов. Впоследствии по этому типу стали строить паровозы и в Америке.

Настоящий расцвет паровозостроения в России наступил после Великой Октябрьской революции, когда было положено начало мощному паровозостроению, опиравшемуся на научную основу. Специальное Центральное локомотивное проектное бюро создало знаменитые паровозы серии «ИС» — Иосиф Сталин и «ФД» — Феликс Дзержинский, — самые мощные парозозы в Европе. После войны на стальные пути страны вышли паровозы новых марок, созданных советскими конструкторами.

Группой конструкторов под руководством лауреата Сталинской премии Лебедянского создан новый товарный паровоз серии «Л», давший прекрасные технические показатели. Впервые в мире в Советском Союзе организовано поточное производство этих локомотивов. Работники Коломенского паровозостроительного завода удостоены звания лауреата Сталинской премии за высокую социалистическую организацию производства.

Широкая дорога открыта перед нашим отечественным паровозостроением. Советские конструкторы сделали очень много для усовершенствования и дальнейшего развития железнодорожного транспорта.

Железнодорожные тормоза системы Казанцева и Матросова являются самыми лучшими в мире, они намного превосходят по надёжности лучшие зарубежные тормоза системы Вестингауза, Кунцкноре и другие.

Автоматическая сцепка «СА-3», созданная советскими конструкторами Новиковым и Головановым, значительно совершеннее всех иностранных образцов.

В области эксплуатации подвижного состава наша страна выходит на первое место в мире. Специальные научно-исследовательские институты разрабатывают и внедряют в практику наиболее совершенные методы ведения железнодорожного хозяйства. Насколько высоко развит наш транспорт в этом отношении, можно судить хотя бы по тому, что наш вагонный парк по своему использованию уже сейчас в 3 раза обогнал парк Америки.

* * *

Большой вклад сделали русские транспортники и в строительство тепловозов — локомотивов с двигателем внутреннего сгорания, очень удобных в безводных и горных районах.

Мощные советские паровозы «ФД», «ИС» и товарный паровоз серии «Л»

Первый проект тепловоза русских изобретателей Н. Кузнецова и А. Одинцова

24 сентября 1905 года русскому инженеру Н. Кузнецову и полковнику А. Одинцову было выдано охранное свидетельство на проект первого в мире тепловоза.

Новый дизель-электрический локомотив общей мощностью в 2 000 лошадиных сил имел два силовых агрегата, состоявших из двигателя внутреннего сгорания, соединённого с генератором электрического тока. Четыре электромотора, установленные на всех четырёх осях тепловоза, должны были обеспечивать ему скорость в 130 километров в час. Два пульта управления были обеспечены всеми необходимыми приборами.

Проект этот, хотя и весьма совершенный, всё же не был осуществлён.

Однако это было единственно правильным направлением в работе над тепловозами.

Попытку построить локомотив с двигателем внутреннего сгорания сделал позже Дизель. Однако его тепловоз не оправдал себя и был сдан на слом. Дизель не мог разрешить основного противоречия тепловоза: локомотив в момент трогания с места должен развить наибольшее усилие тяги, двигатель же Дизеля развивает наибольшую мощность только при значительном числе оборотов. Это противоречие казалось неразрешимым. Зарубежные специалисты надолго отказались от попыток создания тепловоза. Думали, что для локомотива двигатель внутреннего сгорания просто не годится.

Однако русские учёные и изобретатели нашли решение труднейшей проблемы техники.

Основоположник русской теплотехнической школы Василий Игнатьевич Гриневецкий одновременно с Дизелем успешно работал над созданием специального тягового двигателя внутреннего сгорания для тепловоза, а также над конструкциями тепловозов. В 1909 году опытный экземпляр такого двигателя был построен.

Советский тепловоз

В те же годы на Коломенском заводе проектировались первые в миро тепловозы с электрической передачей. Их конструкторы использовали опыт Кузнецова и Одинцова, предложивших в своё время дизель-электрическую передачу на локомотиве. Тепловоз такого же типа проектировался и на Ташкентской железной дороге.

Русские изобретатели успешно работали над задачей, которую за рубежом признали «неразрешимой».

В 1913 году Алексей Нестерович Шелест — ныне лауреат Сталинской премии, профессор Московского высшего технического училища имени  {215}  Баумана, будучи студентом, встретился с профессором Гриневецким. Дипломный проект талантливого студента оказался крупнейшим вкладом в тепловозостроение: в нём просто и остроумно решалась задача, волновавшая многих квалифицированных инженеров и опытных изобретателей. Гриневецкий, обычно скупой на похвалы, высоко оценил работу Шелеста. В своём отзыве он писал: «Разработанный им тип тепловоза и почти полный его проект имеет все данные для практического осуществления этой трудной технической задачи, над которой бесплодно бились до сих пор крупнейшие технические силы Запада».

Однако до Октябрьской революции замысел создания тепловоза оставался только проектом. Ожить, воплотиться в металл он смог только тогда, когда власть в нашей стране взял в руки народ.

Владимир Ильич Ленин уделял огромное внимание вопросам тепловозостроения. В труднейших условиях гражданской войны Ленин оказал поддержку первым строителям тепловозов — Шелесту и Гаккелю.

Под руководством талантливого инженера Якова Модестовича Гаккеля в 1924 году был построен первый советский тепловоз с электрической передачей, показавший хорошие результаты в эксплуатации на протяжении нескольких лет. За этим тепловозом последовали другие удачные конструкции, вошедшие в практику тепловозостроения во всём мире.

Расправив крылья, Никитка бросился с колокольни

Так самоотверженный коллективный труд русских теплотехников разрешил одну из важнейших практических задач — создание локомотива для безводных местностей. Только в текущую пятилетку переводится на тепловую тягу свыше 7 000 километров наших южных дорог.

Примером наиболее совершенного типа тепловоза может служить новый локомотив, изготовленный в 1948 году харьковским заводом и показавший прекрасные результаты на испытаниях.

Советские конструкторы с успехом работают сейчас над созданием и других типов локомотивов газовозов и турбовозов, двигателями которых являются газовые и паровые турбины.

За годы сталинских пятилеток железнодорожный транспорт превратился в могучую кровеносную систему народного хозяйства нашей великой родины.

РАССКАЗ О ЛЮДЯХ, КОТОРЫЕ ПОДАРИЛИ МИРУ КРЫЛЬЯ

Исторические документы рассказывают нам, что попытки покорить воздух, взлететь над землёй производились нашими предками ещё в далёкие времена.

В дни Ивана Грозного «смерд Никитка, боярского сына Лупатова холоп», сделав крылья, летал на них в Александровской слободе при большом стечении народа. А «в 1729 году в селе Ключе, недалеко от Ряжска, кузнец, Чёрная Гроза называвшийся, сделал крылья из проволоки, летал тако, мало дело ни высоко, ни низко...»

В 1724 году фабричный приказчик Островков в селе Пехлеце, что  {216} 

Порывом ветра Крякутного подняло ввысь

под Рязанью, сделал себе крылья из бычьих пузырей наподобие «теремков и по сильному ветру подняло его выше человека и кинуло на вершину дерева». Пишут ещё, что некто Карачевец в 1729 году делал змеи бумажные на шестиках и летал на них.

В 1731 году рязанский подьячий Крякутный за полвека до французов, братьев Монгольфье, которых считают изобретателями воздушного шара, поднялся на воздух, надув дымом большой мешок. Вот как рассказывает об этом старинная рукопись: «...фурвин сделал, как мяч большой, надул дымом поганым и вонючим, от него сделал петлю, сел в неё, и нечистая сила подняла его выше берёзы и после ударила его о колокольню, но он уцепился за верёвку, чем звонят, и остался тако жив. Его выгнали из города, он ушёл в Москву, и хотели закопать живого в землю или сжечь». Это была одна из первых в мире попыток летать на воздушном шаре.

Наконец, в старинных документах упоминается и о парашюте, изобретённом поповским сыном Симеоном в XVIII веке.

* * *

«Воздухоплавание бывает и будет двух родов: одно в аэростатах, другое в аэродинамах». Второй «род воздухоплавания обещает наибольшую будущность, дешевизну». Так в 1878 году, задолго до изобретения самолёта, писал великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев, предвосхищая основное направление в развитии авиации — самолётостроение.

И когда мы с чувством величайшей признательности обратим свои взоры в прошлое в поисках творца первого в мире самолёта, мы встретим имя замечательного русского человека Александра Фёдоровича Можайского.

Это он научно обосновал «аэродинамный» полёт и проверил правильность своих выводов на модели, а затем построил и испытал самолёт за 26 лет до американцев братьев Райт, которым за рубежом и до сих пор приписывают первенство в самолётостроении.

Его самоотверженная и беспокойная жизнь, творческая жизнь гениального человека упорно боровшегося за осуществление своей идеи, лишь в недавние годы благодаря изысканиям советских исследователей раскрылась перед нами во всём своём величии.

Почти тридцать лет своей жизни посвятил Можайский изучению проблемы воздухоплавания. С необыкновенной настойчивостью решал он один за другим все вопросы, встававшие на пути к достижению заветной цели.

воздухоплавания, и ещё совсем молодым человеком он вышел в отставку. Впоследствии, вспоминая этот шаг Можайского, сын его писал: «Возникновение идеи воздухоплавательного аппарата покойный Александр Фёдорович относил к 1855 году, приписывая её своим наблюдениям над птицами».

Можайский начал с изучения планирующего полёта птиц. Исследуя строение крыльев и хвоста голубя, определяя размеры их, расположение центра тяжести птиц, настойчиво стремился он вырвать у природы секрет полёта.

Первенство в подобных исследованиях обыкновенно приписывалось австрийскому планеристу Лилиенталю, однако он занялся ими лишь через 10 лет после Можайского.

От изучения птиц русский исследователь перешёл к опытам с воздушными змеями. Здесь он достиг замечательных успехов. Он укреплялся на огромном змее, буксируемом тройкой лошадей, и, по свидетельству очевидцев, отмечавших это событие в «Кронштадтском вестнике» за 1877–1878 годы, «два раза поднимался в воздух и летал с комфортом». Происходило это также за десять лет до первых подобных попыток во Франции и Англии.

На основании многих опытов Можайский вывел основной закон подъёмной силы крыла. Он писал: «Чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести та же площадь».

Освоив воздушный змей, Можайский перешёл к следующей ступени исследования: он создал летающую модель самолёта. Эта модель предвосхитила все элементы современного самолёта. Приводилась она в движение тремя воздушными винтами, вращавшимися от часовой пружины.

По рассказам профессора Алымова и воздухоплавателя Спицына, присутствовавших при опытах, модель эта «бегала и летала совершенно свободно». Она выполняла всё это даже в том случае, когда на неё в качестве добавочной нагрузки клали увесистый офицерский кортик.

Рисунок модели самолёта Можайского

совершенно верно говорит, что его аппарат при движении на всех высотах будет постоянно иметь под собой твёрдую почву...»

После такого большого успеха с воздушным змеем и с летающей моделью Можайский решил сделать последний шаг — приступить к постройке настоящего самолёта и обратился для этого за помощью в военное министерство.

Изобретателю неожиданно повезло. Пути его научного творчества пересеклись с широкой и плодотворной деятельностью величайшего учёного — Дмитрия Ивановича Менделеева.

Специальная комиссия, в составе которой был Д. И. Менделеев, рассмотрела проект Можайского.

Великий учёный-химик, не оставлявший вне поля своего внимания ни одного из актуальных вопросов современности, увлекался также и проблемами воздухоплавания. Он сразу же понял и достойно оценил талантливый проект Можайского. Именно активное участие Менделеева в рассмотрении проекта решило его дальнейшую судьбу.

Конструкция самолёта Можайского была одобрена комиссией под настойчивым давлением Менделеева. Изобретателю были отпущены некоторые средства для продолжения его работы.

Можайский составил большую «Программу опытов над моделью летательного аппарата». Эта программа, ставившая ряд глубоких вопросов по изучению самолёта, говорит об огромных знаниях Можайского в новой, его трудами созданной области науки — механике полёта. Программа предусматривала исследование воздушных винтов и элеронов — тех маленьких добавочных крылышек, которые необходимы самолёту для поворота и совершения различных фигур при полётах. Программа ставила задачу изучения условий действия рулей, нагрузок на крылья и т. д.

Можайский применял элероны и изучал их действие за 31 год до француза Фармана, который, как пытаются уверить зарубежные исследователи истории авиации, ввёл их якобы впервые.

Достижения Можайского были столь наглядны, что в появившейся в 1878 году в «Кронштадтском вестнике» статье профессора Алымова «К вопросу о воздухоплавании» говорилось:

«Аппарат г. Можайского, по крайней мере, в своём принципе составляет, по нашему мнению, громадный и окончательный шаг к разрешению великого вопроса плавания человека в воздухе по желаемому направлению и с желаемой в известных пределах скоростью...

А. Ф. Можайскому принадлежит, по нашему мнению, великая заслуга решить эту задачу на практике...

Основанный на законах механики теоретический анализ явления, а главное всё то, что мы видели и что лично сообщено А. Ф. Можайским, заставляет нас с большой вероятностью заключать о великой будущности сделанного им применения означенного принципа...»  {219} 

Проект нефтяного двигателя Можайского

Чертёж парового двигателя самолёта Можайского.

«Одним словом, — пишет в заключении профессор Алымов, — в высшей степени желательно, чтобы по отношению к проекту Можайского были предприняты исследования в размерах более обширных, чем какие возможны для частного лица и при том с главною целью осуществления, по нашему мнению, наиболее рационального из всех проектов воздухоплавания».

Однако вторая комиссия, рассматривавшая проект Можайского, была уже другого состава. Члены комиссии Паукер, Герн, Вальберг отвергли гениальный проект самолёта, разработанный Можайским. Они

предлагали переработать этот проект так, чтобы создать летательный снаряд «с подвижными крыльями, могущими изменять не только своё положение относительно гондолы, но и свою форму во время полёта».

Это бредовое предложение было отвергнуто изобретателем.

В ответ он получил отказ в помощи.

Можайский не сдался и продолжал работу на свои средства.

В 1878 году он составил окончательный проект своего аэроплана, а в 1881 году получил на него патент. В патенте значилось что «на сие изобретение прежде сего никому другому в России привилегии выдано не было». Но такого изобретения не было не только в России, в то время его не было во всём мире.

Что же представлял собой самолёт Можайского?

К фюзеляжу, сделанному в виде лодки, с двух сторон было приделано по широкому крылу. Сзади прикреплялся хвост, который служил вертикальным и горизонтальным рулём поворота. Самолёт приводился в движение тремя винтами — передним, большим, и двумя задними, меньшего размера. Эти вспомогательные винты, врезанные в крылья, облегчали поворот самолёта в воздухе. Две лёгкие паровые машины мощностью в 20 и 10 лошадиных сил приводили винты во вращение.

Машина опиралась на лёгкое четырёхколёсное шасси, служившее для разбега и посадки самолёта.

Проект летательной машины, вопреки стремлению второй комиссии похоронить русское изобретение, был создан. Оставалось, следуя ему, построить самолёт.

Можайский обратился уже не в военное, а в морское министерство, которое оказало изобретателю поддержку.

Прежде всего встал вопрос о сердце летательной машины — о двигателях.

Следует отметить, что Можайский разработал проект нефтяного двигателя внутреннего сгорания. До нас дошёл чертёж этого талантливого изобретения. В двигателе Можайского нефть под давлением впрыскивается через фильтр в рабочий цилиндр, где распыляется струёй сжатого воздуха. Возгорание смеси осуществляется от электрической искры, получаемой от индукционной катушки. Принцип, положенный в основу этого двигателя, чрезвычайно близок принципу работы современных поршневых моторов внутреннего сгорания.

Знаменательно, что изобретатель не ограничивал возможное применение своего мотора «Машины подобного устройства по мнению капитана 1-го ранга Можайского могут быть с большою выгодою употреблены для электрического освещения или для мелких судов...» — докладывал об этом изобретении главный инженер-механик флота 14 мая 1879 года.

Самолёт Можайского оторвался от земли и полетел над полем

Состояние техники того времени, видимо, не позволило Можайскому построить этот двигатель. Изобретатель обратился к более освоенным паровым двигателям и сконструировал исключительно совершенную паровую машину для своего самолёта.

Вскоре о работах Можайского стало известно за границей. В России на них возлагали большие надежды. За несколько месяцев до испытания аэроплана «Петербургский листок» от 25 марта 1882 года писал: «У нас в Петербурге действительно устраивается летательная машина, на которой, как уверяют газеты, учёные, инженеры, строитель намерен перелететь из Петербурга прямо на Московскую Всероссийскую выставку».

Летом 1882 года под Петербургом, в Красном селе, Можайский с помощью нескольких мастеров закончил сборку самолёта. Здесь он и испытывался под управлением механика Ивана Голубева. После разбега со специального наклонного помоста, облегчавшего отрыв машины от земли, самолёт поднялся в воздух и перелетел через поле.

Управляемый рукой человека аппарат тяжелее воздуха, снабжённый двигателями, совершил первый в мире полёт. К сожалению, по недосмотру механика уже на земле у самолёта было поломано крыло.

Анализируя первый полёт, гениальный конструктор увидел, что вся дальнейшая его работа должна быть направлена на увеличение мощности двигателей самолёта и уменьшение их веса.

Как и для первого полёта, изобретатель сам спроектировал небольшую по размерам паровую машину мощностью в 50 лошадиных сил.

Изготовленная Балтийским заводом, эта паровая машина долгие годы оставалась самой лёгкой в мире, она была настоящим чудом техники.

Значительным усовершенствованиям подвергся и сам самолёт.

Через три года после испытания первого самолёта Можайский представил военному министру материалы о втором самолёте. В своём заявлении он писал:

«...в скором времени мною будет представлено комиссии всё требуемое для разъяснения второго проекта... Последующие мои занятия по разработке вопроса дали ряд практических выводов, представляющих возможность сделать изложение теории более ясным, а вычисления более определёнными».

Однако второй проект изобретателю не суждено было осуществить Здоровье Можайского, человека уже пожилого, подорванное многолетним  {221}  напряжённым трудом, резко ухудшилось, и он вынужден был прекратить свои работы. Вскоре уехал он к себе на родину, в Вологодскую губернию, а 20 марта 1890 года великий изобретатель скончался.

Трудно переоценить творческий подвиг Можайского. Вспомним, в каких тяжёлых условиях ему приходилось создавать свой первый в мире самолёт, вспомним, что не на годы, а на десятилетия опередил он других строителей аэропланов.

Огромные суммы тратили за границей для постройки самолётов. Свыше миллиона франков личных денег и правительственных субсидий затратил француз Клеман Адер, когда в 1890 году (в год смерти Можайского) строил свой аэроплан «Эол», так и не поднявшийся в воздух.

3 000 рублей золотом израсходовал в 1894 году на свой, также никогда не летавший самолёт известный английский изобретатель и заводчик Максим.

Этим изобретателям нехватало того, что стоит дороже золота. Нужен был гений Можайского, его огромная воля, горячий патриотизм, вера в своё дело, позволившие этому великому человеку сделать реальностью мечту человека о свободном полёте.

* * *

Долгое время самолёты строили, основываясь только на простом опыте и не рискуя вводить в это дело какие-либо расчёты.

«Аэродинамика, бесспорно, есть наука, основанная на опыте. Нет ничего более опасного, как применять математический аппарат с целью достичь построения этих законов», — писал в начале нашего века директор одной из известнейших зарубежных лётных школ.

И вот в России нашёлся человек, который вопреки этим неумным предостережениям создал математическую теорию авиации. Этим революционером науки был Николай Егорович Жуковский.

Он дерзнул научно осмыслить и математически проанализировать теорию главнейших элементов самолёта — его крыла и воздушного винта.

Чертёж к расчётам, в которых Жуковский теоретически предсказал возможность выполнения в воздухе «мёртвой петли».

В 1890 году Жуковский написал два замечательных труда. «К теории летания» и «О парении птиц». Анализируя способность птиц держаться в воздухе с распростёртыми крыльями, учёный доказал возможность создания планера, возможность выполнения им «мёртвой петли». И когда через двадцать с лишним лет русский военный лётчик Нестеров впервые в мире выполнил на своём самолёте «петлю Нестерова», он реально доказал научные предвидения великого учёного.

Однако самым значительным для авиационной науки открытием Н. Е. Жуковского явилась его работа о крыле, названная им «О присоединённых вихрях» и опубликованная в 1906 году.

Великий русский учёный открыл «тайну крыла» — объяснил и дал метод расчёта подъёмной силы крыла, той силы, которая держит самолёт в воздухе.

Жуковский отверг господствовавшее в то время мнение Ньютона о том, что подъёмная сила создаётся якобы ударами движущихся частиц о преграду на их пути.

Опираясь на работы петербургского академика Даниила Бернулли, посвящённые движению жидкости и проведённые ещё в XVIII веке, Жуковский, развив и углубив это учение, применил законы гидродинамики  {222} 

Николай Егорович Жуковский (1847–1921).

к движению крыла в воздушной струе. Он установил, что подъёмная сила крыла возникает не в результате удара воздушной струи о крыло, а является результатом разницы в скорости движения воздуха над крылом и под крылом. Скорость воздуха над верхней выпуклой поверхностью крыла больше, чем под нижней, плоской, поэтому давление воздуха снизу на крыло получается больше, чем сверху.

Жуковский не замедлил приложить свою теорию к практике. Нет в мире человека, который, зная хоть немного авиацию, не слышал бы о крыле «профиля Жуковского».

Но крыло лишь держит самолёт в воздухе, а несёт его вперёд воздушный винт. Жуковский после ряда исследований создал свою знаменитую «вихревую теорию воздушного винта». Эта теория, дающая анализ условий работы винта самолёта, позволила создать отечественные винты более выгодного профиля, чем винты иностранных фирм. Русские винты «НЕЖ», названные так по инициалам их создателя — Николая Егоровича Жуковского, намного превзошли винты иностранных образцов.

Замечательный путь прошёл великий русский учёный, исследователь и теоретик. Необозрим круг вопросов, которыми он занимался.

В 1902 году Н. Е. Жуковским была создана аэродинамическая труба для исследования моделей самолётов в воздушном потоке.

Он явился также инициатором создания воздухоплавательных кружков, из которых вышли ведущие советские самолётостроители.

«Отцом русской авиации» назвал Жуковского Владимир Ильич Ленин.

Из плеяды талантливых учеников Жуковского самым выдающимся продолжателем его дела был Сергей Алексеевич Чаплыгин.

Выдающийся математик, талантливейший исследователь, Чаплыгин в своих теоретических работах по различным вопросам авиации смотрел далеко вперёд. Только сейчас, когда авиация подошла к осуществлению полёта со сверхзвуковой скоростью, оказалось возможным полностью оценить великое практическое значение его ранних исследований.

Чаплыгин начал работать в самом начале нашего века, когда скорости самолёта были ещё так незначительны, что порой устраивались даже соревнования между аэропланом и паровозом. Однако учёный предвидел, что придёт время скоростных самолётов, в основе полёта которых будут лежать уже совсем иные законы.

При небольших и средних скоростях полёт самолёта подчинён законам гидродинамики; воздух при расчётах можно считать несжимаемым, подобно жидкости. Чаплыгин доказал, что с дальнейшим увеличением  {223} 

Сергей Алексеевич Чаплыгин (1869-1942)

скорости полёта необходимо будет учитывать сжимаемость воздуха и строители самолётов должны будут отказаться от гидродинамической теории полёта и руководствоваться новыми законами. Эти новые законы теоретически установил сам Чаплыгин.

Работая вместе с Жуковским, Чаплыгин дополнял и развивал и его теорию крыла. Об этом говорит опубликованная в 1914 году «Теория решётчатого крыла» и напечатанная в 1921 году «Схематическая теория разрезного крыла аэроплана».

Когда-то бывшее лишь грубым подобием птичьего крыла крыло современного самолёта обросло теперь системой подкрылков, закрылков и щитков, необходимых для взлёта и посадки скоростных машин. Это кажется парадоксальным, но крыло самолёта, став металлическим, ещё более приблизилось по своему строению к гибкому крылу живой птицы.

В основу разработка современного сложного крыла самолёта легли теоретические изыскания отца русской авиации Жуковского и продолжателя его дела Чаплыгина.

* * *

Нашей родине принадлежит первенство в создании тяжёлой многомоторной авиации.

В годы, когда все самостроительные фирмы мира производили только лёгкие одномоторные аэропланы, в России был создан воздушный гигант — четырёхмоторный самолёт. Машины этого типа изготовлялись серийно — настолько удачно была разработана их конструкция.

Всё последующее развитие тяжёлой авиации за рубежом полностью опиралось на русский опыт.

Первый четырёхмоторный самолёт «Русский витязь», построенный Русско-Балтийским заводом в 1912 году, показал хорошие лётные качества. При размахе крыльев в 27 метров и общей мощности моторов в 400 лошадиных сил он мог поднимать до полутора тонн полезного груза.

Выпущенный в следующем году воздушный гигант «Илья Муромец» был ещё более удачной конструкции. Он имел уже многие элементы комфорта современных пассажирских самолётов. Каюты отеплялись отходящими газами, имелось электрическое освещение.

При первых же испытаниях воздушный гигант побил все мировые рекорды. Самолёт поднимал 16 пассажиров

«Илья Муромец» был первым в мире многомоторным самолётом.

«Святогор» — воздушный гигант Слесарева

и экипаж. Длительность пребывания его в воздухе достигла шести с половиной часов. В заключение он совершил блестящий перелёт из Петербурга в Киев (1 200 километров).

Отметим, что в это время наиболее опытные зарубежные конструкторы — Блерио, Кретисс Совпич — безуспешно работали над

двухмоторными самолётами. Французские конструкторы самолётов даже в 1924 году полностью копировали «Илью Муромца», настолько он опередил по своим достоинствам заграничную воздушную технику.

Ещё более удачно был сконструирован инженером Слесаревым воздушный гигант «Святогор», построенный в 1916 году, — самый крупный по тому времени самолёт в мире. Предварительно модель самолёта была испытана Жуковским в аэродинамической трубе, что было первым в мире испытанием подобного рода.

Творчество русских создателей авиационной науки прочно легло в основу мирового самолётостроения. Прекрасно об этом сказал наш крупнейший учёный А. Н. Крылов: «Теория и способ расчёта этого механизма, который человечество искало с легендарных времён Икара, в значительной мере принадлежит Н. Е. Жуковскому и С. А. Чаплыгину. Работы Чаплыгина и Жуковского приобрели всемирную известность... Имена Чаплыгина и Жуковского не замалчивают, да и трудно замолчать, когда все 191 000 аэропланов, действовавших в первую мировую войну, летали на крыльях — форма, профиль, теория и расчёт которых были даны Чаплыгиным».

* * *

Великая Октябрьская революция открыла прекрасную перспективу развитию авиации. Огромная работа была проведена Жуковским и Чаплыгиным за годы советской власти. Уже семидесятилетним стариком Жуковский всю свою неиссякаемую силу и энергию отдаёт созданию ЦАГИ — Центрального аэрогидродинамического института, организованного по инициативе Владимира Ильича Ленина. Это крупнейшее научное авиационное учреждение мира стало колыбелью советской авиации.

После смерти Жуковского, в марте 1921 года, работу по расширению института продолжал Чаплыгин. Сергей Алексеевич Чаплыгин сделал очень много для строительства советского Воздушного Флота. Советское правительство высоко оценило его заслуги, присвоив ему звание Героя Социалистического Труда. Чаплыгин умер в 1942 году, оставив после себя целую плеяду талантливейших учеников.

Имена советских учёных-аэродинамиков: академиков Христиановича, Келдыша, Некрасова и других — хорошо известны советскому народу и всему миру.

Огромный вклад внесли в развитие авиации и замечательные советские конструкторы и моторостроители — Туполев, Петляков, Яковлев, Ильюшин, Микоян, Лавочкин, Микулин, Климов, Швецов. Об их работах мы расскажем подробнее в главе, посвящённой русскому оружию.  {223} 

Мощность авиации необычайно возросла. Если когда-то летали с моторчиком в 12 лошадиных сил, который «сидел» у лётчика за спиной, то для современного самолёта двигатель мощностью в 1 200 лошадиных сил является обычным.

Советские самолёты оборудованные этими тысячесильными моторами, служат быстрым и надёжным средством перевозки пассажиров и грузов.

Свыше 10 тысяч километров пролетают без посадки советские рядовые машины и это свидетельствует о качестве их двигателей, о замечательной конструкции советских самолётов.

О мощи нашей авиации красноречиво говорят знаменитые полёты советских лётчиков через Северный полюс в Америку и другие их замечательные рекорды.

Должное место в советской авиационной технике занимает и реактивная авиация.

Реактивные самолёты новых конструкций демонстрируют наши успехи в этой отрасти авиации. Первым в мире совершил полёты на нашем реактивном самолёте советский лётчик Бахчиванджи. Наши лётчики впервые в мире освоили и высший групповой пилотаж на реактивных самолётах.

Работая по прямому указанию товарища Сталина рука об руку с теоретиками авиации, конструкторы создают самолёты, которые отвечают генеральному направлению развития советской авиации — летать выше всех, дальше всех и быстрее всех.

ПРЕДКИ АВТОМОБИЛЯ

Вряд ли кому-нибудь автомобиль покажемся сейчас чудом из чудес.

Миллионы этих машин бегают по дорогам нашей родины. Встретить автомобиль можно в любом уголке страны: в горах Памира, в сибирской тайге, в степях Казахстана, на далёком Камчатском полуострове. Современный пейзаж Советской страны трудно представить без трактора и автомобиля.

На Западе автомобиль считают немецким изобретением. Свою, американскую, версию происхождения автомобиля шумно поддерживает крикливая американская реклама.

История же говорит о том, что в большой цепи изобретений, на основе которых был создан современный автомобиль, многое принадлежит русским техникам.

Первым шагом от кареты к автомобилю была попытка построить так называемую «самоходную коляску», которая двигалась бы с помощью мускульной энергии человека.

Следующий этап в изобретении автомобиля — замена мускульной силы двигателем, вначале паровым, а затем двигателем внутреннего сгорания.

Исторические документы неопровержимо свидетельствуют о том, что первый предок автомобиля родился в России в XVIII веке. Почти за сто лет до Дреза, которого считали первым создателем самоходного экипажа», «коляску самоходную» изобрёл и построил крестьянин Нижегородской  {226} 

Леонтий Шамшуренков построил вначале модель «самобеглой кареты».

губернии Леонтий Шамшуренков.

Немногое известно нам о его жизни и творчестве, но те сведения, которыми мы располагаем, рисуют нам человека огромного таланта и самоотверженной преданности своей идее.

Тяжёлая судьба выпала на долю изобретателя. Свыше десяти лет просидел он в тюрьме, как «свидетель» по делу какого-то купца-казнокрада, которого он пытался разоблачить.

В 1741 году Шамшуренков подал в губернскую Нижегородскую канцелярию заявление о «сделании коляски самобеглой». В этой бумаге писалось:

«Такую коляску он, Леонтий, сделать может подлинно так что она будет бегать без лошади, только правима будет чрез инструменты двумя человеками, стоящими на той же коляске, кроме сидящих в ней праздных людей, а бегать будет хотя через какое дальнее расстояние и не только по ровному местопопожению, но и к горе, буде где не весьма крутое место... Тому искусству нигде он, Леонтий, не учивался, но может то сделать своею догадкою, чему он и пробу в доме своём, таясь от других, делывал...»

Можно представить себе, какой тернистый путь должно было проделать это заявление по бесчисленным бюрократическим канцеляриям, если только через девять лет после подачи заявления Московская сенатская контора обратилась в Санкт-Петербург с запросом «Не повелено ли будет показанную куриозную коляску речённому крестьянину Шамшуренкову для апробации делать».

В 1752 году вызвали изобретателя в Сенат и велели начать работу над коляской. Всего шесть месяцев потребовалось Шамшуренкову на претворение в жизнь своего изобретения.

В ноябре того же года «Канцелярия от строений» донесла Сенату о коляске: «Действует оная под закрытием людьми, двумя человеками, а на дело оной коляски разных материалов и бывшим при том казённым мастеровым людям в жалование из казны денег употреблено 75 рублей 5 копеек.»

Но не слава ждала изобретателя. Как только он окончил постройку коляски, ему перестали платить «кормовые», но уехать из Петербурга домой не разрешали. Долго бедствовал и голодал изобретатель, пока, наконец, не возвратился в родной Яранск, куда ему выслали вслед награду — 50 рублей.

«Куриезная, без лошадей самобеглая коляска» действовала исправно. О последнем можно судить по более позднему письму Шамшуренкова. «А хотя прежде сделанная мною коляска находится в действии, но токмо не так в скором ходу, и ежели ещё повелено будет, то могу сделать той прежней уборнее и на ходу скорее и прочнее мастерством», — писал он в Сенат, предлагая также построить «часы-верстомеры» — первый  {227}  в мире спидометр — прибор, который замеряет скорость и пройденный автомобилем путь.

Сделал ли Шамшуренков то, за что брался, мы не знаем, известно лишь по отрывочным сведениям, что неутомимый изобретатель предлагал ещё построить «подземную колёсную дорогу», а также прорыть канал между реками Волгой и Москвой.

Шамшуренков на многие годы опередил своё время. Современники его не смогли найти практического применения чудесному изобретению — «самобеглой коляске». Она служила лишь средством развлечения придворной знати и была, видимо, со временем забыта.

Несколько позже идея создания самоходной кареты увлекла другого замечательного русского изобретателя — Ивана Петровича Кулибина, о деятельности которого мы уже говорили выше.

Гению Кулибина принадлежит 37 весьма интересных изобретений, сделанных им в самых различных областях техники. Среди них почётное место занимает знаменитая «самокатка», построенная в 1791 году. Первые же проекты «самокатов» были созданы Кулибиным ещё в 1781 году. «Самокатка» представляла собой трёхколёсную карету с сидением для двух пассажиров. За сидением помещался человек, двигавший карету с помощью педалей, связанных остроумным механизмом с задними колёсами.

Немало важных технических новшеств было в конструкции кулибинской «самокатки». Так, например, для того чтобы карета катилась равномерно, легко преодолевала бы неровности пути, изобретатель снабдил её массивным маховиком, расположенным под сидением. Маховик этот служил как бы аккумулятором энергии. Соединённый с приводными педалями, он разгонялся на ровном пути, а на подъёме, в трудный для человека-двигателя момент, отдавал запасённую энергию колёсам кареты. Для уменьшения трения Кулибин впервые применил на своей коляске остроумно сконструированные подшипники скольжения, весьма близкие к подшипникам современных машин. Оригинальным было и тормозное устройство: в нужный момент колёса коляски соединялись со спиральными пружинами и, закручивая их, теряли скорость.

Самоходный экипаж Кулибина

«Самобеглая коляска» Шамшуренкова, «самокатка» Кулибина — вот первые самоходные экипажи, вот первый шаг техники к автомобилю!

Однако заслуги русских новаторов транспорта этим отнюдь не ограничиваются. Своё слово сказали они и тогда, когда настала пора сделать следующий шаг — снабдить механический экипаж механическим же двигателем. Первые попытки русских изобретателей отказаться от мускульной силы и применить для движения повозки паровую тягу были совершены ещё в начале прошлого века.

Весьма интересно сообщение об одном из первых русских автомобилей, или, как их тогда называли, «быстрокатов» проект которого разработал  {228} 

Деревянные торцы применяются и в наши дни.

в 1830 году лафетный мастер К. Янкевич совместно с двумя своими товарищами-механиками. «Введение и потребление сухопутного летнего и зимнего парового экипажа без сомнения принести может государству немаловажную пользу поспешнейшим доставлением всех сведений и необходимых потребностей во все места, а равно и сообщением со всеми городами», — писали механики в своей заявке на привилегию.

«Быстрокат» Янкевича должен был делать до 30 вёрст в час. Очень смело была решена изобретателями конструкция парового котла «быстроката». Котёл должен был иметь до ста дымогарных трубок, что способствовало бы наиболее эффективному использованию тепловой энергии, и мог сравниться по совершенству с котлом паровоза русских изобретателей Черепановых. Интересно отметить, что стефенсоновский паровоз «Ракета», созданный в те же годы в Англии, имел котёл с 25 дымогарными трубками. Ещё меньше дымогарных трубок имел котёл американского конструктора Купера, работавшего в одни годы с Янкевичем.

Проект «быстроката» был разработан до мельчайших подробностей. Предусмотрено было, например, обогревание пассажирского отделения посредством системы труб с горячим паром. Однако этому замечательному проекту не суждено было осуществиться. Стоявший во главе управления путей сообщения герцог Вюртембергский Карл Толь да французские советники Лестрем и Барен не захотели понять значения русского «быстроката» и похоронили его проект.

Удачнее сложилась судьба «парового слона» — изобретения Аммоса Черепанова, уральского техника, племянника знаменитого паровозостроителя Ефима Черепанова.

Аммос Черепанов учился в Выйском училище, где постиг начатки техники. Когда Ефим и Мирон Черепановы начали строить свой паровоз, Аммос Черепанов, который был моложе Мирона на 12 лет, принял деятельное участие в их работе. Тогда же, наверное, у него и зародилась мысль построить паровой экипаж другого типа, не нуждающийся в рельсовом пути.

Через несколько лет Аммос осуществил свой замысел — построил паровой автомобиль. «Паровой слон», как назвал своё детище изобретатель, был снабжён колёсами с очень широкими ободьями. Это позволяло ему, несмотря на большой вес, ходить по плохим грунтовым дорогам.

История сохранила нам сведения о том, что «паровой слон» одно время успешно курсировал неподалёку от Тагила между Верхней и Нижней Салдой, он применялся в качестве тягача на перевозке руды.

Однако, как и многие другие изобретения, сделанные на Урале и Алтае, там, где растущая горнорудная промышленность толкала вперёд развитие техники, это изобретение не было замечено в далёком Петербурге. Поддержки изобретатель не получил, и его важное начинание заглохло. Паровых автомобилей, подобных черепановскому «слону», не появилось.

Печальная судьба постигла и самого «парового слона». Однажды он завяз в грязи придорожной канавы, был здесь брошен и, как рассказывают уральские старожилы, много лет стоял на обочине Салдинской дороги.

В начале прошлого века, почти одновременно с Аммосом Черепановым,  {229}  над созданием парового автомобиля трудился изобретатель Василий Петрович Гурьев.

Замыслы Гурьева были шире, чем у Янкевича и Черепанова. Он предложил не только проект «сухопутного парохода», но и проект устройства деревянных торцовых дорог, которые, по мысли изобретателя, должны были прийти на смену плохим грунтовым дорогам и содействовать широкому развитию безрельсового парового транспорта. Для большей долговечности своих дорог Гурьев предполагал, кроме того, покрыть проезжие колеи широкими железными полосами, предохраняющими деревянные шашки от быстрого износа.

Торцовые мостовые, изобретённые Гурьевым, строились на лучших улицах Москвы и Петербурга. Из России это изобретение было заимствовано для благоустройства улиц крупнейших городов Европы. Да и сейчас торцовые покрытия из пропитанных специальным составом деревянных шашек находят себе применение у нас и за рубежом и вполне оправдывают себя.

Сам «сухопутный пароход» представлял собой, как можно судить по опубликованной Гурьевым в 1837 году книге, паровую тележку, тянущую на прицепе грузовые и пассажирские вагончики.

Те же силы, которые помешали родиться «быстрокату» Янкевича, не дали разрастись замечательному начинанию Аммоса Черепанова, встали непроходимой стеной и перед выдающимся проектом Гурьева. «Сухопутный пароход» так и не получил распространения. Однако идея безрельсовых поездов, выдвинутая Гурьевым, не была утопией. В наши дни она возродилась на новой основе. Всё чаще можно встретить на шоссе автомобили, тянущие за собой тяжело гружённые прицепы. Существуют и настоящие автопоезда, способные двигаться как по бетону шоссе, так и по стали рельсов.

Для многих русских изобретателей было ясно, что победу одержит тот самоходный экипаж, которому не страшно будет отчаянное бездорожье страны. Над тем, как одолеть его, задумывались русские техники уже давно.

Ещё в 1830 году Дмитрий Загряжский построил невиданную повозку не на колёсном, а на гусеничном ходу, которую он назвал «экипажем с подвижными колеями».

Две шарнирные цепи, переброшенные с передних колёс на задние намного увеличивали площадь опоры экипажа на грунт. Поэтому повозка Загряжского могла проходить по самой топкой дороге.

Изобретение Загряжского в наши дни имеет многочисленных

Гурьев создал проект «сухопутного парохода» приспособленного для движения по торцовым дорогам

Паровой трактор Фёдора Блинова — первый в мире трактор

Яков Мамин изобрёл тракторную тележку с нефтяным двигателем.

Советский дизельный трактор «Сталинец-80»

потомков — это гусеницы танков, тракторов, автомобилей-вездеходов и даже вездеходных мотоциклов. Конечно, конструктивно современные гусеничные движители во многом отличаются от шарнирных цепей Загряжского, но принцип устройства и действия у них один. Не одно поколение техников посвятило свой труд совершенствованию движителя, родившегося 120 лет назад в нашей стране.

Через несколько десятилетий после Загряжского Фёдор Блинов построил и с успехом испытывал повозку, установленного на гусеничных движителях. Вслед за этим Блинов в 1880 году начал строить в селе Балаково первый в мире паровой гусеничный трактор. Это величайшее изобретение в области транспортной техники на многие годы опередило постройку аналогичных зарубежных машин. Трактор Блинова был предшественником и современных гусеничных боевых машин — танков. На этих изобретениях Загряжского и Блинова мы остановимся в главе, посвящённой русским творцам оружия.

После смерти Фёдора Блинова, паровой трактор которого так и не получил широкого признания, работой над созданием самоходной машины занялся ученик изобретателя Яков Мамин.

Яков Мамин конструировал самоходную тележку с необычайным в то время двигателем — «нефтянкой».

В заброшенной сторожке на окраине города Балакова в 1893 году Яковом Маминым совместно с братьями была построена самоходная тележка с нефтяным двигателем внутреннего сгорания собственной, маминской, конструкции.

Самоходная тележка Мамина, оборудованная одноцилиндровым мотором, представляла собой нечто среднее между трактором и локомобилем. Она передвигалась сама, могла служить тягачом и могла приводить в действие сельскохозяйственные машины.

За несколько сезонов тележка «обегала» все окрестности города. Скорость её была незначительной — всего несколько вёрст в час.

Успех в создании нового двигателя помог Мамину организовать мастерские, впоследствии превратившиеся в «Специальный завод нефтяных двигателей «Русский дизель» и нефтяных тракторов «Русский трактор».

В 1910 году появились тракторы Мамина с двигателями его конструкции, работавшими на нефти. Эти тракторы отличались значительными преимуществами перед иностранными образцами. Однако царская Россия не могла создать мощной отечественной автомобильной и тракторной промышленности и покупала машины за границей.

В корне изменилось дело после Октябрьской революции. Владимир Ильич Ленин в первые же готы советской власти поставил задачу создания отечественной тракторной промышленности, видя в ней техническую основу будущего коллективного сельского хозяйства.

В 1918 году Ленин вызвал к себе Мамина в Москву и беседовал с ним о путях развития советской тракторной промышленности.

Ленин дал указание о создании тракторного завода в городе Маркс Саратовской области и выделил значительные средства для приобретения необходимых станков.

Так был создан завод «Возрождение». Он выпускал в день пять тракторов «Карлик» и такое же количество двигателей «Русский дизель».

Советские легковые автомобили «3ИС 110», «Победа» и «Москвич»

Эти тракторы были самыми лёгкими в мире и самыми простыми по конструкции. Они состояли всего лишь из 300 деталей, в отличие от машин иностранных образцов, имевших свыше тысячи деталей.

В 1919–1921 годах на заводе в Запорожье и на Коломенском заводе также начали выпускаться отечественные тракторы.

* * *

Сталинские пятилетки в корне изменили техническую вооружённость нашей страны. Построены могучие автомобильные и тракторные заводы. Мы создали мощную отечественную автомобильную промышленность, вырастили огромную армию строителей автомашин, разработали замечательные конструкции грузовых и легковых автомобилей. Автозавод имени Сталина, Горьковский автомобильный завод, Сталинградский, Харьковский и Челябинский тракторные заводы широко известны во всём мире.

В соответствии с последним пятилетним планом построено много новых автомобильных и тракторных заводов. За один лишь 1950 год мы должны выпустить автомашин в 3 раза больше, чем в предвоенный год. Мощность всех автомобилей, которые сойдут с заводских конвейеров в 1950 году, составит свыше 40 миллионов лошадиных сил.

Достигла расцвета и тракторная промышленность.

За одно лишь послевоенное пятилетие наша промышленность должна выпустить 720 тысяч тракторов общей мощностью свыше 10 миллионов лошадиных сил.

А ведь планы пятилетки будут ещё перевыполнены.

Нетрудно представить, какую огромную пользу принесут стальные кони хозяйству нашей страны!

РОДИНА ВЕЛОСИПЕДА

Шёл сентябрь 1801 года. На улицах Москвы было шумно. Происходили официальные торжества — коронация императора Александра I.

В самый разгар празднества, сопровождаемая огромной толпою народа, неожиданно появилась необычайная процессия.

Во главе её на какой-то странной тележке двигался человек. Казалось,  {232}  он сидел верхом на скамеечке над двумя тонкими железными колёсами.

Ноги человека упирались в небольшие ступеньки у оси переднего колеса.

Тележку с человеком никто не вёз за собою, никто не толкал сзади, она ехала сама и, что вызывало всеобщее недоумение, она не падала набок, хотя колёса её были установлены не рядом, как в обычных телегах, а одно за другим.

Фамилия человека, сидевшего верхом на «самокатной тележке», была Артамонов. Он приехал в Москву с далёкого Урала, из Верхотурского уезда, на самокате своей конструкции.

Об этой истории скупо рассказывает нам «Словарь Верхотурского уезда», что хранится в Свердловской областной библиотеке.

Из словаря мы узнаём, что верхотурские дворяне, дабы снискать «высочайшее внимание» императора, направили крепостного изобретателя Артамонова в Москву на его самокате и приказали явиться в столицу точно в день коронации.

Огромный путь в 2 500 километров проделал на велосипеде Артамонов по дорогам России, но прибыл в срок.

Александр I, как сообщает словарь, «вознаградил» изобретателя самоката — освободил его от крепостной зависимости. Вольный человек Артамонов уехал на своём самокате обратно на Урал.

Так мы узнаём о рождении первого в мире велосипеда и о первом величайшем велопробеге общей протяжённостью свыше 5 тысяч километров.

Велосипед имеет огромный возраст, — ему почти полтора века.

Длинный путь пролёг от первого велосипеда до современной легковой машины, используемой как удобное транспортное средство сотнями тысяч людей.

Артамонов изобрёл двухколёсный велосипед

На протяжении длительного времени считали, что велосипед был изобретён за рубежом. Называли при этом обычно имя уже упомянутого нами Дреза, который в 1813 году изобрёл «беговую тележку». На этой тележке ездили сидя верхом и отталкивались ногами от земли: никаких педалей не существовало. Считали также, что первые педали для вращения переднего колеса велосипеда были установлены английским механиком Мак-Милланом в 1840 году, а ещё пять лет спустя француз Мишо окрестил тележку велосипедом. Однако этот деревянный велосипед выпуска 1845 года, заслуживший кстати, название «костотряса», был гораздо несовершеннее артамоновского.

Созданный почти за полстолетия до «костотряса» велосипед Артамонова был целиком построен из металла. На переднем колесе, диаметр которого был в два раза больше заднего, укреплялись педали с шатунами Руль, велосипедная рама, колёса были изготовлены из лёгких полос железа. Деревянное седло было закреплено на пружине.

Вернувшись из Москвы, Артамонов продолжал совершенствовать своё изобретение Им было построено ещё несколько самокатов, более прочной конструкции и более лёгких по весу. Копия одного из артамоновских велосипедов находится сейчас в Политехническом музее в Москве, а велосипед, на котором изобретатель приезжал в Москву, хранится в Нижнетагильском музее.

О «САНЯХ-САМОКАТАХ»

На санях под парусами ездил по реке Яузе И. Кулагин.

Именно в России, с её бескрайными просторами, глубокими снегами и продолжительной зимой, могла родиться сказка о чудесных санях, что сами бегают по зимним дорогам и снежной целине, сокращая время и расстояния. И именно здесь эта сказка была воплощена в совершенно новый, оригинальнейший гид транспорта — аэросани.

Движущей силой аэросаней служит воздушный винт, вращаемый мотором. Скользят сани на лыжах-полозьях по снегу. Управляются они подобна автомобилю. Таким образом, это своеобразное сочетание саней, автомобиля и самолёта

Ещё в стародавние времена пытались на Руси создать подобные самокаты. Двести лет тому назад талантливый изобретатель и строитель «самобеглой кареты» крестьянин Леонтий Шамшуренков задумал и предлагал «для апробации сделать сани, которые будут ездить без лошадей зимою, а для пробы могут ходить и летом с нуждою». Как он собирался разрешить эту проблему, нам неизвестно. Его предложение не встретило поддержки в правительственных кругах царской России.

Первые сани-самокаты были созданы лишь через сто лет. Вот как в одном документе начала прошлого века описывается это интересное изобретение москвича Ивана Кулагина: «Яузской бумажной мельницы работничек Ивашко Кулагин выдумал сани с парусом, а у тех саней два крыла и ездить они без лошадей могут. Катался на них в пустырях ночью». В соответствии с уровнем развития техники Кулагин смог использовать для самокатных саней только силу ветра.

Этой же силой пользовались для передвижения по льду жители северных районов нашей страны — поморы. Их лёгкие сани свободно ходили по льду рек и моря под парусами.

Первые в мире аэросани с воздушным винтом были построены а России группой инженеров-энтузиастов в 1910 году. Сани состояли из пары лыж, прикреплённых к лёгкой раме. На этой раме был установлен одноцилиндровый двигатель связанный ремённой передачей с воздушным винтом. Эти лёгкие сани, рассчитанные на одного человека, развивали скорость до 10–15 километров в час.

Уже через год после этого, 6 февраля 1911 года, Российским автомобильным обществом впервые были проведены испытания и состязания аэросаней нескольких конструкторов. В этот период в Москве аэросани строили Желтухов, Мёллер, в Петрограде — Лебедев, в Уфе — Веденеев, в Киеве — группа студентов Киевского университета.

Первые в мире аэросани были созданы в России

Чем тяжелее сани, тем большую силу трения должны они преодолеть при движении Поэтому основа хорошего хода аэросаней — это максимальное облегчение их.

Учтя это обстоятельство, инженер Кузин построил в 1912 году аэросани с выдающимися ходовыми качествами. На лёгкую конструкцию саней был установлен чрезвычайно лёгкий авиационный мотор с винтом. Аэросани перевозили до пяти пассажиров и развивали большую скорость  {234} 

В России авиационный мотор впервые стал двигателем аэросаней.

Успехи были настолько очевидны, что уже в первую мировую войну эти аэросани зимой применялись в русской армии в качестве средства связи.

После Великой Октябрьской социалистической революции разработкой и строительством аэросаней занялись крупнейшие в Советском Союзе научные институты ЦАГИ и НАМИ.

Конструкция аэросаней была доведена до совершенства. Сани испытаны в неоднократных пробегах и на постоянно действующих аэросанных линиях в суровых условиях Арктики.

Современные аэросани, оборудованные мощными авиационными двигателями, развивают скорость до 70 километров в час, имеют комфортабельные утеплённые кабины.

Во время Великой Отечественной войны в наших частях существовали специальные аэросанные подразделения, обслуживавшие фронт как санитарные машины.

По снежному бездорожью, кратчайшим путём подвозились на аэросанях медикаменты и вывозились раненые.

ПЕРВЕНСТВО РУССКОГО СУДОСТРОЕНИЯ

В 1753 году Парижская Академия наук объявила конкурс на проект судна, которое приводилось бы в движение не силой ветра, а какой-либо иной механической силой.

Среди многочисленных проектов, поступивших в Академию, особого внимания заслуживало предложение, присланное из России.

Автором его был знаменитый учёный, член Петербургской Академии наук Даниил Бернулли. Русский академик предлагал снабдить корабль двумя бортовыми гребными колёсами, наподобие тех, которые существуют сейчас на речных судах.

В качестве двигателя он предлагал использовать или канатный привод или силу пара, — силу, тогда ещё почти не известную. Говоря другими

Советские аэросани — надёжное средство транспорта

словами, в проекте Бернулли впервые в мире была высказана идея пароходного судна.

Паровая машина во времена Бернулли ещё не была изобретена, техника знала только примитивные паровые насосы, и свой смелый проект, русский академик основывал на замечательной уверенности, что рождение нового двигателя, основой которого будет сила пара, — не за горами.

Действительно, прошло всего несколько десятилетий, и гениальный русский техник Иван Иванович Ползунов построил первую паровую машину, родоначальницу тех машин, которые сделали явью мечту о паровом корабле, зародившуюся в стенах Петербургской Академии наук. Прошло ещё немного времени, и поплыли корабли, движимые силой пара.

Ещё до этого было построено знаменитое «водоходное судно» Ивана Петровича Кулибина, ближайший предшественник парохода.

Передовых деятелей русской механики всегда отличало благородное стремление облегчить труд простого человека. «Склонить огонь на пользу человеку» стремился Ползунов, изобретая паровую машину; облегчить труд рабочих хотели Черепановы, создавая первый русский паровоз. Эта же мысль вдохновляла и великого русского изобретателя и конструктора Ивана Петровича Кулибина, строителя «водоходного судна».

Кулибин родился на Волге, в Нижнем Новгороде На берегах великой русской реки — основного торгового пути России — наблюдал он страшный, нечеловеческий труд бурлаков, людей, низведённых до положения тягловых животных.

Бурлила вода под просмолёнными бортами баржи, туго натягивался канат, лямки глубоко врезались в тела измученных людей, боровшихся с могучим течением реки.

Тогда же, в молодости, задумал Кулибин использовать силу течения реки для того, чтобы заставить реку работать — бороться со своим же течением.

Окончательно идея постройки судна, которое само двигалось бы против течения, оформилась у Кулибина в 1782 году, когда он, уже знаменитый механик, жил в Петербурге.

Принцип, положенный в основу устройства «водоходного судна», весьма оригинален и в то же время прост. Поперёк судна установлен вал с укреплёнными по краям гребными колёсами. Течение воды ударяло в лопасти этих колёс и заставляло их вращаться. С помощью зубчаток вращение передавалось лебёдке, к барабану которой были присоединены два каната. Когда один канат наматывался на барабан, другой в это время разматывался. К концам канатов были прикреплены якоря. На лёгкой лодке один из этих якорей завозили вверх по течению на всю длину каната и там забрасывали на дно. Лебёдка «водохода» наматывала канат, и судно притягивалось

«Водоходное судно» Кулибина двигалось против течения

к якорю — само шло против течения. А лодка в это время уже завозила вперёд другой канат с якорем. Так «водоходное судно», как бы делая шаг за шагом, двигалось против течения, проходя за день больший путь, чем могли бы сделать бурлаки.

Когда Кулибин испытывал своё изобретение на Неве, императрица Екатерина II видела из окон Зимнего дворца, как с членами испытательной комиссии самоходное судно проплыло вверх по течению. Изобретение Кулибина было одобрено, но... помощи изобретателю не оказали.

Через несколько лет, уехав к себе на родину, в Нижний Новгород, Кулибин снова занялся «водоходным судном».

Ценой огромных усилий ему удалось добиться небольшой субсидии от правительства, и в сентябре 1804 года новый, усовершенствованный самоходный корабль был испытан на Волге в присутствии губернатора и «отцов города». Нагруженное 8 500 пудами песку судно легко двигалось против течения. Комиссия признала судно обещающим великие выгоды государству. Казалось бы, дело Кулибина торжествовало. Но в действительности оно ни на шаг не сдвинулось. Замечательное судно было приказано взять на хранение «впредь до повеления, дав механику Кулибину в приёме этого надлежащую расписку». Расписку дали, а через некоторое время по распоряжению министра внутренних дел судно было продано за 200 рублей на дрова. В то время Кулибин даже не имел денег, чтобы выкупить своё детище.

Рождение отечественного транспорта происходило в борьбе русских изобретателей с привилегиями, выданными в России иностранцам, с иностранным засильем в министерствах и управлениях, с интересами извозопромышленников и купцов, эксплуатировавших труд бурлаков.

Огромный ущерб развитию отечественного транспорта нанёс изданный в 1812 году специальный манифест о привилегиях, то-есть об исключительном праве постройки и эксплуатации транспорта одним лицом. Эти привилегии, за получение которых надо было дорого платить, немедленно перехватывались ловкими иностранцами.

Американец Роберт Фультон, например, добился 20-летней монополии на эксплуатацию пароходного сообщения в России. Такая привилегия пресекала любую возможность зарождения русского пароходостроения.

Правда, американец умер, не успев воспользоваться своим неограниченным правом. Однако вскоре появился новый претендент на эту монополию — шотландец Чарльз Берд.

В ноябре 1815 года по привилегии Берда русскими мастерами был построен пароход «Елизавета» для линии Петербург — Кронштадт. Примерно в те же годы на Урале, на Пожевском заводе, принадлежавшем заводчику Всеволожскому, группой талантливых мастеров и механиков был также построен русский пароход. Сделали они его самостоятельно. История сохранила имена творцов парохода: это братья Казанцевы, Данила Вешняков, Павел Чистяков, Николай Беспалов, Георгий Шестаков

По Волге плавал пароход Всеволожского

В журналах того времени сообщалось, что Всеволожский «на этом паровом судне, совершив путь из своих заводов до Казани, доказал возможность пароходства по Волге, в то время как в Петербурге, при всех средствах и пособиях, доставляемых близкими сообщениями с Англией, только что приступили к устройству их». На обратном пути из Казани этот пароход был застигнут ранним ледоставом и к весне потонул. Только паровая машина, во-время снятая, была спасена.

К сожалению, мы не имеем подробного описания устройства уральского парохода.

Петербургский же пароход подробно описан современниками в журнале «Сын Отечества»: «Господин Берд не построил нового судна, а только вделал свою машину в обыкновенную тихвинскую лодку... Впереди, по обеим сторонам, видны дощатые футляры, в которых движется по колесу ... Посреди судна возвышается железная труба... При попутном ветре она служит для поднятия паруса».

Привилегия, выданная Берду на строительство пароходов в России, к счастью, не смогла полностью приостановить создание русского парового флота. Строительство паровых судов развивалось на казённых заводах, не подпадавших под ограничения, предусмотренные привилегией.

На казённых Ижорских заводах, в Николаеве, Астрахани, Архангельске строились десятки пароходов для Белого, Чёрного, Каспийского и Балтийского морей, а также для широких многоводных рек России.

Огромный вклад сделали русские изобретатели и конструкторы в строительство паровых судов и особенно специальных судовых паровых машин.

* * *

Наиболее совершенным типом морского судна признан сейчас электроход — корабль, винты которого приводятся во вращение электромоторами Примерами таких кораблей могут служить первоклассные советские турбоэлектроходы «Иосиф Сталин» и «Вячеслав Молотов».

На кораблях-электроходах паровая турбина или дизель вращают динамомашину, которая питает током электродвигатели, связанные с винтами. Такая система хороша для управления огромным судном, потому что электромотор — наиболее послушный из всех двигателей.

Все элементы этой совершеннейшей системы были разработаны и осуществлены впервые в России. Наша страна может законно гордиться не только первым применением на корабле нефтяного двигателя, но и постройкой первого в мире судна, приводимого в движение электромотором.

Осенним днём 1838 года десятки людей с интересом следили с набережной Невы за странным судном, двигавшимся против течения. Лодка эта, хотя и имела гребные колёса, не была пароходом — труба и котёл отсутствовали. Ни клочка пара не вилось над крошечным судном, никакого шума не доносилось до взволнованных зрителей. Как уже знает читатель,

Электролодка Якоби — прообраз современного электрохода

гребные колёса лодки вращал первый в мире электродвигатель, построенный знаменитым электротехником, академиком Борисом Семёновичем Якоби. Установив его на лодке, учёный демонстрировал практическое применение своего изобретения. Мощность электромотора, работавшего от огромной гальванической батареи, равнялась всего лишь одной лошадиной силе, скорость первого электрохода не превышала 4 километров в час. Но какое великое дело было начато!

Широко использовать электроходы в те времена, когда единственным источником тока служили дорогие гальванические батареи, конечно, было нельзя.

Но прошли десятилетия, и русские инженеры, много работавшие над конструированием подводных лодок, применили для передвижения их под водой электрический двигатель. Принцип Якоби, удачно перенесённый на подводный флот изобретателем Джевецким, укоренился здесь — все подлодки мира используют теперь электромоторы в качестве двигателей при подводном плавании.

Шли годы, и снова на берегах Невы родилось новое направление в судостроении.

Уже в 1898 году профессор К. П. Боклевский указал на возможность практического использования двигателей внутреннего сгорания на судах и предложил Морскому учёному комитету установить дизель на корабле.

В январе 1903 года профессор Боклевский вторично поставил перед Обществом судоходства вопрос о целесообразности использования дизель-динамо для питания гребных электродвигателей. Его предложение было принято.

В декабре 1903 года в Петербурге был построен первый в мире теплоход — судно, приводимое в движение двигателем внутреннего сгорания, работавшим на нефти.

Как известно, Рудольфу Дизелю не удалось построить двигатель для работы на наиболее дешёвом топливе — на сырой нефти. Такой двигатель бы построен на заводе «Русский дизель» в Петербурге и впервые применён на корабле.

На нефтеналивной самоходной барже «Вандал» водоизмещением в 1 000 тонн были установлены три нефтяных двигателя мощностью по 120 лошадиных сил каждый. Баржа развивала скорость до 8 узлов.

Так как первые дизели не имели ещё обратного хода, изобретатели остроумно применили в качестве передачи от дизеля к винту электропривод — дизели вращали динамо, последние питали током электромоторы, связанные с тремя водяными винтами, переключение обмоток электромоторов давало обратный ход теплоходу.

В следующем году по несколько отличному принципу был оборудован теплоход «Сармат» для рейсов Петербург — Рыбинск.

Здесь при движении судна вперёд два дизеля были непосредственно соединены с гребными винтами, а при движении назад винты вращались через электрическую передачу.

Теплоход «Сармат» дожил до наших дней. В годы Великой Отечественной войны он снабжал топливом корабли Балтийского флота. Сейчас этот теплоход находится в Горьком в качестве пловучего музея.

России принадлежит первенство и в создании морского теплохода. В 1908 году на Коломенском заводе был построен морской теплоход «Дело». Он показал отличные мореходные качества. В первую же навигацию на Каспийском море этот теплоход сделал более 40 рейсов между Астраханью и Баку, перевезя десятки тысяч тонн груза. Он и в наши дни, нося имя Валерия Чкалова, ходит по Каспийскому морю.

Так трудами русских изобретателей была начата новая важная глава в истории кораблестроения.

В годы, когда в России рождались первые теплоходы, иностранные инженеры буквально толпились у ворот кораблестроительных заводов, стремясь заимствовать каждую новинку. А новинок этих с каждым днём становилось всё больше. Так, например, инженер Коломенского завода Корейво изобрёл специальную муфту, которая так и называется в технике «муфта Корейво». С её помощью теплоход мог менять ход на обратный без применения электропередачи. По этому принципу была сконструирована силовая установка колёсного буксира теплохода «Мысль».

В России же были созданы первые садовые дизели, допускавшие обратный ход, или, как говорят инженеры, реверс. О них мы уже говорили в главе, посвящённой русским двигателях.

* * *

Огромный вклад в технику внесли русские судостроители — создатели электроходов и теплоходов.

Есть ещё одна область судостроения, основа которой заложена трудами и исследованиями русских учёных и мореходов. Эта область — ледокольный флот.

...Это было зимой 1864 года. Прочной коркой подёрнул ранний лёд поверхность Финского залива, сковав суда, находящиеся в Кронштадте. Обычное пароходное сообщение между Ораниенбаумом и Кронштадтом прекратилось.

И вот однажды жители Ораниенбаума были поражены необычайной новостью: в порт, несмотря на ледостав, прибыл пароход купца Бритнева «Пилот». Необычное судно пересекло затянутый льдом залив. Пароход шёл, наползая на лёд скошенной носовой частью и ломая его своей тяжестью. За ним тянулась дорожка открытой воды. Переоборудовав

Маленький пароход Бритнева явился родоначальником ледокольного флота

обычный пароход, Бритнев сделал из него ледокольное судно. Маленький бритневский «Пилот» стал первым в мире ледоколом.

У обычного судна носовая часть, или, как её называют, форштевень, делается отвесной Бритнев же придал форштевню такой наклон, что судно не упиралось в лёд а налезало на него и ломало его. Создание ледокола было делом большой важности: применение таких судов удлиняло период навигации.

Знаменитый русский мореплаватель адмирал Степан Осипович Макаров, выдающийся учёный, горячий поборник строительства ледокольного флота в России, высоко оценил заслуги строителя первого ледокола Макаров писал о первом ледокольном судне: «Этот маленький пароход сделал то, что казалось невозможным; он расширил время навигации осенью и зимой на несколько недель».

Когда в суровую зиму 1871 года замёрз Гамбургский порт, Германия командировала своих инженеров в Петербург. Они купили у Бритнева чертежи ледокольного парохода. По этим чертежам спешно начали строить ледоколы на Западе.

С величайшей настойчивостью доказывал адмирал Макаров необходимость создания мощного отечественного ледокольного флота: «Дело ледоколов зародилось у нас в России. Впоследствии другие нации опередили нас, но, может быть, мы опять сумеем опередить их, если примемся за дело».

И благодаря огромной энергии самого Макарова, создавшего собственный оригинальный проект ледокола и добившегося средств для его постройки, Россия вернула себе эту славу. В 1898 году был закончен постройкой спроектированный Макаровым самый мощный в мире ледокол «Ермак» водоизмещением в 7 875 тонн, с двигателем мощностью в

Детище адмирала Макарова — в своё время мощнейший в мире ледокол «Ермак».

7 500 лошадиных сил. «Дедушка ледокольного флота» был спроектирован настолько удачно, что он и поныне плавает в составе нашего ледокольного флота, а недавно, в день пятидесятилетия своего существования, был награждён советским правительством орденом Ленина. «Ермак» долгие годы был не только самым совершенным ледокольным судном, служившим прототипом другим ледокольным кораблям, но являлся и научной базой исследования сопротивления льда движению судов.

В наши дни в составе советского ледокольного флота находятся такие великолепные корабли, как «И. Сталин», «В. Молотов», «А. Микоян», — лучшие ледоколы в мире.

СТРОИТЕЛИ ВОДНЫХ ДОРОГ И КАНАЛОВ

Водные пути всегда играли огромную роль в жизни России. Неудивительно поэтому, что во времена Петра I было обращено особое внимание на их усовершенствование

Пётр задумал строительство многих искусственных водных путей — каналов, которые должны были соединить между собой реки и озёра для образования сомкнутых водных систем.

Строительством каналов, прорытых в обход бурного Ладожского озера, Пётр положил начало современной водной системе, соединяющей Балтийское море с Каспийским.

Интересно стремление Петра I проложить путь между Балтийским морем и Белым. Цепь озёр и болот, протянувшаяся от Белого моря к Балтике, представлялась Петру вполне подходящей для этой цели.

Карта Беломорско-Балтийского канала имени Сталина

исторического перехода получила в народе прозвание «Осударевой дороги».

Со временем дорога была заброшена и забыта. Через полтораста лет о ней писалось: «На далёком севере Олонецкой губернии в чаще соснового и елового леса пролегает не то дорога, не то просека. Седой мох, кустарник затянули её местами кругом ни жилья, ни души человеческой — только топкие болота, местами загромождённые валунами, да широкая река, пенясь и шумя, катится по камням...»

Следы «Осударевой дороги» были обнаружены через 230 лет, когда в 1931 году советские люди приступили к строительству крупнейшего Беломорско-Балтийского канала имени Сталина. Трасса канала, построенного в чрезвычайно короткие сроки, шла через многочисленные озёра, лежащие на пути, во многом совпавшем с дорогой Петра.

Беломорско-Балтийский канал имени Сталина — самый большой в мире канал.

Имея протяжённость в 227 километров (он почти в три раза длиннее Панамского канала и в полтора раза длиннее Суэцкого), этот канал сократил морской путь из Архангельска в Ленинград на 4 тысячи километров. Канал стал важной транспортной магистралью советского Севера.

По почину Петра было начато строительство Волго-Донского канала, пролегавшего по пути древнего волока, соединявшего Волгу с Доном и Чёрным морем. Руководство грандиозными работами по прорытию этого канала было поручено некоему Беркелю. Земляные работы были начаты, но строительство внезапно прекратилось. Легенда рассказывает, что управляющий так испугался титанического размаха работ и ответственности за их проведение, что решил бежать. Объятый страхом, он, предварительно захватив казённые деньги, умчался на лихой тройке, но сорвался где-то с крутого обрыва в Волгу и погиб.

Строительство Волго-Донского канала неоднократно начиналось позже, но завершено оно так и не было.

Большую историю имеет строительство ещё одного великого канала.

Около двухсот лет тому назад талантливый изобретатель Леонтий Шамшуренков выдвинул идею соединить Волгу с Москвой-рекой.

Эта идея вновь возникла почти через сто лет, в начале прошлого века, когда потребовалось доставлять в Москву большое количество строительных материалов с Волги.

Был составлен проект канала, соединявшего приток верхней Волги с притоками Москвы-реки. Трасса канала должна была включить в себя реки Истру и Сестру.

В 1826 году начали строительство, которое затянулось почти на 25 лет. Канал был проложен. Но просуществовал он недолго. Построенная вскоре железная дорога Петербург — Москва окончательно подорвала значение этой несовершенной водной системы.

Постепенно канал зарос и осыпался, оставив памятью о себе лишь большое Сенежское озеро, образованное запрудой реки Сестры. Это озеро хорошо известно москвичам — любителям рыбной ловли.  {243} 

Карта канала имени Москвы

Только в наши дни по инициативе товарища Сталина была по-настоящему поднята и окончательно разрешена проблема соединения Волги и Москвы-реки. Воды великой русской реки пришли к стенам древнего московского Кремля.

Канал имени Москвы не только служит нуждам нашего транспорта, но и даёт воду для столицы.

Работы по его прорытию шли невиданно быстро. Ни один канал в мире не сооружался в такие короткие сроки. Всего лишь через 5 лет после начала работ было окончено строительство канала. Панамский же канал, например, строился 33 года, а Суэцкий — свыше 10 лет. Общее протяжение канала имени Москвы — 128 километров.

Объём осуществлённых на канале работ поражает своей грандиозностью. Достаточно сказать, что, поворачивая Волгу к столице, строители вынули свыше 200 миллионов кубометров земли и уложили свыше 7 миллионов кубометров бетона. Образовавшееся на запруженной Волге Московское море разлилось на 327 квадратных километров. Свыше миллиона вёдер воды поступает ежедневно из Волги в Москву-реку, уровень которой поднялся в столице на 3 метра.

Третий по величине и красивейший в мире канал является великолепной транспортной магистралью. По нему перевозятся миллионы пассажиров и миллионы тонн грузов.

С таким же могучим размахом была решена в годы советской власти ещё одна гидротехническая и транспортная проблема — проблема судоходности Днепра.

Полноводная река в средней своей части имела огромные каменистые пороги, перекрывавшие в некоторых местах почти всё русло. Стянутая гранитом вода с огромной силой разбивалась о камни. За многие километры был слышен рёв и грохот грозного порога «Ненасытец».

Лишь лёгкие судёнышки, управляемые опытными местными лодочниками, могли проскочить каменные зубы днепровских порогов. На широком водном пути к Чёрному морю веками стояла эта преграда, обесценивавшая транспортное значение Днепра.

В прошлом было сделано много попыток наладить судоходство через пороги. Так, ещё в конце XVIII века специальная воинская команда под началом полковника Фалеева пыталась взрывами расчистить фарватер реки.

Бесплодность этих попыток привела к решению строить обходный канал для судов. Строительство это началось, но канал оказался слишком несовершенным, и практически использовать его не удалось.

В 1843 году снова была начата прокладка так называемого «нового хода» для судов. Десять лет было затрачено на постройку второго обходного канала, но и эти работы не увенчались успехом.

В 1914 году инженер Белоконь начал исследования возможности полезного использования огромной энергии, заключённой в бурных водах Днепра. Однако, когда изыскательная группа прибыла в район знаменитых днепровских порогов, она встретилась там с графом Стенбок, владельцем земель, прилегающих к порогам.

Граф заинтересовался работами изыскательской группы. Он внимательно выслушал рассказ инженеров об увлекательных перспективах  {244}  будущего Днепра. Затем он показал инженерам старинный документ. Это была дарственная грамота Екатерины II одному из графов Стенбок. В ней говорилось, что ему дарится в потомственное владение на вечное пользование примыкающая к Днепру земля, вода и воздух.

После этого все исследования были прекращены.

Октябрьская революция уничтожила класс помещиков и капиталистов в нашей стране. Ещё не отгремели бои гражданской войны, а уже по инициативе Владимира Ильича Ленина в 1920 году было принято историческое решение о постройке на Днепровских порогах крупнейшей гидроэлектростанции. Строительство решило не только энергетическую проблему Днепра, но и многовековой вопрос его судоходности.

1 мая 1932 года Днепрогэс дал ток промышленным предприятиям Приднепровья.

Плотина подняла бурные днепровские воды и затопила знаменитые пороги, сделав реку судоходной от верховья до самого Чёрного моря. Гидроэлектростанция мощностью в сотни тысяч лошадиных сил обеспечила электроэнергией промышленные предприятия Украины.

Варварски разрушенная в период временной фашистской оккупации, Днепровская гидроэлектростанция сейчас восстановлена.

Опираясь на высокую технику социалистической промышленности, инженеры и учёные разрабатывают смелые проекты преобразования природы, о которых не может и мечтать ни одно капиталистическое государство.

Одним из законов нашего социалистического строительства является комплексное решение крупных вопросов народного хозяйства. Ярким примером этого служит прокладка водных магистралей, проектирование и строительство которых производится с учётом создания новых мощных гидроэнергетических станций. Так была решена проблема судоходства Днепра, Волхова и ряда других рек. Так в тесном содружестве гидроэнергетики и транспорта решается грандиознейшая задача превращения Волги в мощную водную магистраль и в крупнейший источник гидроэнергии. Огромные масштабы строительств и короткие сроки, в которые они проводятся, потребовали применения новой техники. И такая техника

Могучая плотина Днепрогэса сделала Днепр судоходным по всему его течению

была создана советскими инженерами. На вооружение строителей, производящих земляные работы, уже поступил первый экскаватор-великан, созданный на Уральском машиностроительном заводе имени Серго Орджоникидзе. За одну смену этот металлический «землекоп» выбирает 620 вагонов грунта, а сорок таких «землекопов» могут в один год прорыть канал, равный по величине каналу имени Москвы. Широко используют строители и гидромеханизацию, заставляя воду размывать и переносить на километровые расстояния миллионы кубических метров грунта. На вооружении наших строителей каналов имеется много и других мощных технических средств.

О ТРАНСПОРТЕ БУДУЩЕГО

Прообраз геликоптера — аэродромная машина Ломоносова

Много важных изобретений создано советскими учёными в области транспорта.

Среди них немалое место принадлежит геликоптеру — летательному аппарату тяжелее воздуха с воздушным винтом, расположенным не вертикально, как у самолётов, а горизонтально. Большое достоинство этих новых машин заключается в том, что они не нуждаются в предварительном разбеге для взлёта и, следовательно, в специальных посадочных площадках и аэродромах. Необычайное положение и особая конструкция винта позволяют геликоптеру прямо с места подниматься в воздух. Конструктивные особенности дают возможность аппарату и неподвижно парить в воздухе, в случае же остановки моторов не падать, а плавно спускаться, подобно крылатому семени клёна.

Родина этого летательного аппарата — наша страна. Здесь возникла идея создания геликоптера, была впервые построена его действующая модель и, наконец, создан первый в мире летающий геликоптер.

Первая мысль о создании подобного летательного аппарата принадлежит М. В. Ломоносову.

4 февраля 1754 года великий учёный доложил Петербургской Академии наук о своём проекте машины, которая могла бы подымать в верхние слои атмосферы различные метеорологические приборы. В Академии наук, «...считая эту машину достойной изготовления, постановили поручить сделать её по рисунку в мастерских Академии».

Вскоре машина была создана и испытана. В записях Петербургской Академии наук так рассказывается об этом событии. «Советник Ломоносов показал машину, названную им аэродромной, выдуманную им и имеющую назначением при помощи крыльев, приводимых в движение горизонтально в разные стороны заведённой часовой пружиной, сжимать воздух и подниматься в верхние слои атмосферы... Машина была подвешена на верёвке, перекинутой через два блока, и грузами, подвешенными к другому концу канатика, поддерживалась в равновесии. При заведённой пружине она быстро поднималась наверх и, таким образом, обещала желаемое действие».

Так в России почти двести лет назад впервые в мире уже испытывалась действующая модель геликоптера.

Ломоносовский замысел развивали многие русские изобретатели. Следует остановиться на работе А. Н. Лодыгина, известного читателю  {246} 

Первый геликоптер конструкции Б. Н. Юрьева.

изобретателя электрической лампы накаливания. В 1869 году Лодыгин, занявшись проектированием геликоптера, писал: «Если к какой-либо массе приложить работу Архимедова винта, и когда сила винта будет более тяжести массы, то масса двинется по направлению силы». Геликоптер должен был иметь два воздушных винта, приводимых в действие электромоторами: горизонтальный — для подъёма и вертикальный — для передвижения. Интересный проект Лодыгина не был окончательно завершён.

Перечень имён русских изобретателей, занимавшихся конструированием геликоптера, приведёт нас к ученику Н. Е. Жуковского — Борису Николаевичу Юрьеву решившему эту важнейшую проблему технически правильно и интересно.

Свою работу над геликоптером Борис Николаевич Юрьев, ныне действительный член Академии наук СССР, начал в 1909 году. Вскоре после этого силами студенческого воздухоплавательного кружка Жуковского геликоптер Юрьева был уже построен и демонстрировался на Международной авиационной выставке 1912 года, где Юрьев получил за него золотую медаль.

Простота устройства сочеталась в этом создании русского инженера с остроумным решением целого ряда конструктивных вопросов.

Так, большой горизонтальный винт, при помощи которого машина поднималась в воздух, был оборудован специальным устройством — автоматом-перекосом, необходимым для управления машиной и для придания ей устойчивости.

Сейчас все геликоптеры в мире снабжены этим замечательным приспособлением, служащим своеобразным рулём высоты и поворота машины, а также и автоматическим регулятором устойчивости аппарата в воздухе.

Так как при вращении винта сам геликоптер по закону противодействия стремится повернуться в обратную сторону, Юрьев предусмотрел маленький вертикальный винт на хвосте машины. Он должен создавать обратное усилие, препятствующее повороту геликоптера. Этот принцип, так же, как и предыдущий, был широко заимствован у Юрьева зарубежными конструкторами.

Первая мировая война помешала довести до совершенства замечательное изобретение Юрьева.

После Октябрьской революции конструированием геликоптеров занялся Центральный аэрогидродинамический институт. Здесь в 1930 году был построен первый в мире действительно летающий геликоптер «ЦАГИ-3А-1». Все заграничные модели геликоптеров не летали — они могли лишь прыгать.

Ещё через несколько лет лауреатом Сталинской премии Братухиным при участии академика Юрьева был создан двухвинтовой геликоптер с прекрасными лётными качествами. Только позже летающие геликоптеры, и притом очень похожие на наши, появились и в Америке.

Советские инженеры постоянно совершенствуют конструкцию геликоптера,  {247} 

Советский геликоптер «ЦАГИ-3А-1» был первым в мире действительно летающим геликоптером

создают новые разновидности этого лета­тельного аппарата. Так, на одном из авиационных праздников были про­де­мон­стри­ро­ваны много­местный двух­винтовой геликоптер и сверхлёгкий воздушный мотоцикл — вертолёт-малютка, рассчитанный на одного человека, представляющий собой буквально летающий мотор.

Можно твёрдо сказать, что недалеко то время, когда, подобно автомобилю, геликоптеры станет одним из распространённых средств передвижения.

Ведь лёгкие, как стрекозы, машины могут взлететь и с плоской крыши дома и с маленькой лесной полянки. Аппараты с прозрачным венчиком винтов способны приземлиться и на лужайке и в узком горном ущелье.

В руках советского человека геликоптер будет новым мощным средством покорения воздушной стихии.

* * *

Большое будущее принадлежит электротранспорту. Этот удобный и послушный вид транспорта получает сейчас широкое распространение.

Усилия советских изобретателей направлены к тому, чтобы сделать его ещё более удобным, экономичным и технически совершенным.

В современном электротранспорте наиболее сложным вопросом следует признать систему питания электромотора. Энергия для него передаётся по проводам, а это и неудобно и дорого.

...Представьте себе улицу города, где электроэнергию для питания двигателей можно передавать безо всяких проводов — по воздуху. Ни шума моторов, ни скопления машин, задерживающих одна другую, — толпы неслышных, легко управляемых автобусов, автомобилей мотоциклов беззвучно скользят по глади асфальта.

Советский учёный, доктор технических наук, лауреат Сталинском премии Г. И. Бабат технически разрешил возможность какой передачи электроэнергии без проводов на расстояние нескольких метров для питания двигателей нового вида электротранспорта.

Его проект состоит в следующем.

Современный двухвинтовой геликоптер «Омега»

Под дорогой на небольшой глубине закладываются провода, по которым от специальной электростанции пропускается ток частотой в несколько десятков тысяч колебаний в секунду. Этот ток создаёт над дорогой электромагнитное поле высокой частоты. Мотор экипажа, едущего по такой дороге, с помощью антенны-витка улавливает эту энергию и превращает её в обычный электрический ток, который питает электродвигатель

Энергия как бы разлита вдоль улицы и, подобно течению могучей реки, увлекает за собой транспорт.

Несколько лет тому назад этот интересный замысел был осуществлён на практике. На одном из московских заводов была построена линия высокочастотного транспорта. Мотор грузовой тележки, двигавшейся  {248} 

Константин Эдуардович Циолковский (1857–1935).

по такой магистрали, впервые в мире получил электроэнергию без посредства проводов

Пройдут годы, высокочастотный транспорт займёт своё место в городском хозяйстве нашей родины.

Развитие современной авиационной и реактивной техники всё ближе и ближе подходит к осуществлению вековой мечты человека — созданию космического корабля. Трудно сказать точно, когда состоится первый межпланетный полёт, но в том, что такой полёт возможен, убеждает нас вся история развития науки о космонавтике в нашей стране.

Фундамент науки о космическом транспорте заложен великим русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским. То, о чём смели только мечтать, Циолковский сделал точной наукой. Он создал учение о ракете как о средстве транспорта, которое поможет человеку не только преодолевать расстояния, но победить и силу притяжения Земли.

В 1903 году, когда ни в Западной Европе, ни в Америке не существовало даже зачатков науки о космонавтике, Циолковский в журнале «Научное обозрение» опубликовал работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой не только научно доказал возможность полёта в межпланетном пространстве, но и разработал принципиальный проект первого ракетоплана.

Ракетоплан Циолковского представлял собой снаряд сигарообразной формы, в головной части которого находится кабина путешественников. Весь остальной объём его должен был заполняться жидким водородом и жидким кислородом, заключёнными в раздельных резервуарах.

Для своего ракетоплана Циолковский разработал в главных чертах проект жидкостного реактивного двигателя, с котором мы уже знакомили читателя. Подобный двигатель широко применяется в наши дни. Учёный указал также способы подачи топлива и охлаждения двигателя.

Разрабатывая конструкцию ракеты, Циолковский писал о том, как ею управлять в полёте и при спуске на землю.

Схема космической ракеты Циолковского

Идя дальше, смело представляя себе грядущее, Циолковский исследовал способы и условия старта межпланетного корабля, условия жизни человека в межпланетной ракете. Более того, он предложил аппараты для тренировки будущих межпланетных путешественников — гигантскую центробежную машину для искусственного создания ускорений и падающую камеру, позволяющую привыкнуть к невесомости.

Учёный выдвинул идею «многоступенчатой ракеты», составленной

Эскиз космического ракетного поезда, сделанный Циолковским

из ряда ракет, работающих поочерёдно и отпадающих по мере израсходования горючего. Такая цепь ракет нужна для того, чтобы сообщить последней из них ту скорость, которая необходима для полёта в межпланетном пространстве.

Циолковский выдвинул, наконец, идею постройки внеземной станции. Созданная из отдельных частей ракет, выпущенных с Земли и вращающихся вокруг неё со скоростью около 8 километров в секунду, станция, естественно, стала бы постоянным спутником нашей планеты и служила бы «пересадочным пунктом» для грядущих межпланетных путешествий.

Проекты, выдвинутые Циолковским почти полвека тому назад, были настолько дальновидны, что только сейчас мы понимаем всю глубину идей великого учёного. Развитие всей современной космонавтики идёт по пути, намеченному русским гением.

На десятилетия опередил он работы западноевропейских и американских учёных. Лишь через девять лет после Циолковского во Франции был сделан учёным Эсно-Пельтри на собрании астрономического общества доклад о возможности межпланетных полётов. То была первая работа на эту тему за рубежом. В этом сообщении умолчали о замечательном труде Циолковского, изданном в 1903 году. Только в 1919 году в «Известиях Смитсонианского института» было опубликовано исследование американца Годдара «Способ достижения крайних высот». Через двадцать лет после гениальных трудов русского учёного в Германии вышла книга Оберта о космонавтике.

Прочитав книгу Оберта, русский учёный написал:

«У Оберта много сходства с моим «Вне Земли»: скафандры, сложная ракета, привязка на цепочку людей и предметов, чёрное небо, немерцающие звёзды, зеркало в мировом пространстве, световая сигнализация, база вне Земли, путешествие с неё дальше, огибание Луны; даже масса ракеты, поднимающей людей — 300 тонн, как у меня, изучение Луны и Земли и много другого».

Великий русский учёный видел трудности, встававшие на его пути но он верил в их преодоление. «Нужно сознаться, — писал он, — что безмерны

Через иллюминаторы космического корабля путешественник увидит межпланетные острова, созданные в мировом пространстве

трудности получения космических скоростей и полёта за атмосферу. Но что этого можно достигнуть, в этом нельзя сомневаться, все данные науки за это. Вопрос только во времени».

Наиболее подходящим для ракетных двигателей было в то время жидкое горючее. Однако ракета, снабжённая запасом такого горючего, должна была весить, по расчётам учёного, многие сотни тонн. Построить такую ракету было бы чрезвычайно трудно.

Но учёный нашёл выход.

Ещё в те дни, когда наука стояла очень далеко от решения проблемы атомной энергии, Циолковский понял её значение для будущего межпланетного транспорта. Он говорил: «Энергии взрывчатых веществ, оказывается, далеко не достаточно, чтобы хотя им самим приобрести скорость, освобождающую их от земного тяготения... Разложение атомов есть источник огромной энергии. Эта энергия в 400 тысяч раз больше самой мощной химической энергии».

Циолковский видел тот путь, по которому пойдёт человечество, овладевая мировыми пространствами. «Сначала будут полёты в стратосфере, — писал он. — Затем удаление от неё на лунную орбиту. В конце концов человечество будет путешествовать в солнечной системе. Рано или поздно победа будет одержана».

Учёный знал и людей, способных создать межпланетные корабли и осуществить первые путешествия для исследования мирового пространства. В 1935 году, перед смертью, он писал товарищу Сталину:

«Всю свою жизнь я мечтал своими трудами хоть немного продвинуть человечество вперёд. До революции моя мечта не могла осуществиться.

Лишь Октябрь принёс признание трудам самоучки; лишь Советская власть и партия Ленина — Сталина оказали мне действенную помощь. Я почувствовал любовь народных масс, и это давало мне силы продолжать работу, уже будучи больным. Однако сейчас болезнь не даёт мне закончить начатого дела.

Все свои труды по авиации, ракетоплаванию и межпланетным сообщениям передаю партии большевиков и Советской власти — подлинным руководителям прогресса человеческой культуры. Уверен, что они успешно закончат эти труды».

Товарищ Сталин ответил учёному:

«Знаменитому деятелю науки товарищу К. Э. Циолковскому.

Примите мою благодарность за письмо, полное доверия к партии большевиков и Советской власти.

Желаю Вам здоровья и дальнейшей плодотворной работы на пользу трудящихся.

            Жму Вашу руку.

И. Сталин».

Циолковский не ошибся. Он передал своё наследство в верные руки, — людям, способным не только развить и обогатить его идею о межпланетных путешествиях, но и провести её в жизнь. Идеи Циолковского о космических путешествиях были развиты его последователями.  {251} 

Интересное нововведение предложил русский инженер Ф. Л. Цандер он рекомендует использовать в качестве горючего отдельные металлические части ракеты — освободившиеся баки от горючего и т. п.

Металл, превращённый в порошок и смешанный с горючим, образует суспензию, обладающую значительной теплотворной способностью. Тем самым ракета освобождается от мёртвого веса и получает скорость, достаточную для межпланетного полёта.

Советский инженер М. К. Тихонравов предложил использовать для полёта солнечную энергию в межпланетном пространстве. Превращая световую энергию с помощью фотоэлементов в электричество, можно разбить электротоком молекулу водорода на атомы. Одноатомный водород, будучи нестойким, при превращении в обычный двухатомный водород выделяет большое количество тепловой энергии. Этого тепла достаточно для сообщения частицам водорода значительной скорости истечения.

Значительно развил идеи Циолковского советский инженер Ю. Кондратюк.

Вопросы обеспечения нормальной жизни на искусственных спутниках Земли, вопросы снабжения их всем необходимым, вопросы связи с Землёй были чрезвычайно плодотворно разработаны советским учёным.

Грядущее завоевание космоса безусловно пойдёт по линии, намеченной Циолковским и его последователями.

Работы эти имеют огромное значение. Недаром в статье, посвящённой великому учёному-космонавту, газета «Правда» писала:

«Работы Циолковского перекликаются с грядущим. Когда-нибудь наши потомки овладеют космическими пространствами; они будут высоко чтить Циолковского, потому что он первый дал научно обоснованную гипотезу межпланетных путешествий».

ГРОЗНОЕ ОРУЖИЕ

«БОГ ВОЙНЫ»

Горячая любовь к родине, желание защитить её от посягательств иноземных захватчиков воодушевляли талантливых русских людей на создание замечательных образцов вооружения.

Ведущее место занимала в русской армии артиллерия, в создании и овладении которой наша родина была неизменно впереди других государств.

Старинные документы говорят нам о том, что первые пушки на Руси были уже свыше 550 лет тому назад.

О том, что в нашей стране в последние годы княжения Дмитрия Донского войска уже были вооружены пушками, повествует Голицынская летопись.

Западные историки военной техники, ссылаясь на известный факт привоза в нашу страну в 1389 году иностранных пушек — «армат», пытаются утверждать, что именно с этого времени и следует начинать историю русской артиллерии. Это утверждение ложно. Пушки были в нашей стране и раньше. Известно что за семь лет до прибытия с Запада первых «армат» на стенах Москвы уже стояли пушки — так называемые «тюфяки» Залпы этих пушек гремели с московских стен в 1382 году, когда боевые «наряды» — так называлась тогда артиллерия — обороняли столицу «огненной стрельбой» от нашествия войск хана Тохтамыша.

Какой же была русская артиллерия в те далёкие времена?

Свыше ста лет тому назад на Дону было найдено старинное орудие, относящееся к XV веку. Ствол его был кованым, скреплённым для прочности железными кольцами. Лафетом служила массивная дубовая колода. Но что самое интересное — заряжалась эта пушка не с дула, а, как современные орудия, с казённой части, где было расположено клиновое

В XIV веке с московских стен гремели «тюфяки», ядрами отгоняя неприятеля

устройство, запиравшее канал ствола.

Ныне эта русская пушка — одна из немногих, сохранившихся от тех далёких времён, — находится в Ленинградском артиллерийском музее.

Другие археологические изыскания рассказывают нам о широком размахе, который получило производство пушек уже в первое столетие существования русской артиллерии. В этом убеждает нас и то, что в районе Устюжны Железнопольской, — а это был один из важнейших металлообрабатывающих центров нашей страны, — было найдено около тридцати орудий, относящихся к XV веку. Исследователи установили что, создавая эти орудия, русские мастера сваривали проковкой железные полосы между собою в трубу-ствол и насаживали на него потом для прочности железные кольца.

В начале XV века в нашей стране была налажена отливка орудий. Первыми, кто освоил это производство, были русские колокольные мастера — первоклассные литейщики.

Первое время у нас лили пушки, как и во всём мире, только из бронзы. Знаменитый «Пушечный двор» в Москве, созданный в 1478 году по приказу Ивана III, где сосредоточивалось производство русских пушек, являлся одним из крупнейших арсеналов того времени. Литейщики «Пушечного двора» были не только создателями первоклассных по тем временам орудий, но и одновременно замечательными художниками. Дошедшие до наших времён орудия их выделки украшены замечательными барельефами, изображающими различные фигуры и целые сцены.

«Царь пушка» — творение литейщика Чохова

Первые пушки, подобно нынешним кораблям, имели каждая своё название: «Волк», «Гамаюн», «Единорог», «Лев» произошли от изображений, отлитых на телах пушек, «Богдан» и «Тимофей» несли на себе имена своих создателей — мастеров-оружейников.

Одними из первых литейщиков пушек, имена которых мы также знаем, были два Якова. За ними в истории нашей артиллерии оставили след «Яковлевы ученики Ваня и Васюк», а затем два знаменитых пушечных мастера — Семён Дубинин и Андрей Чохов. Чоховым отлита в 1586 году известная «царь-пушка», находящаяся ныне в Кремле. Поразительны её размеры: диаметр ствола — 89 сантиметров, длина его — свыше 5 метров. Предназначалась эта пушка для стрельбы «дробом» — мелкими камнями.

На стволе этой гигантской пушки отлита скромная надпись: «Делал пушку пушечный литец Ондрий Чохов. Весу в ней 2 400 пудов».

На многие годы, а порой и на столетия опережали русские изобретатели творения иностранных мастеров пушечного дела.

В 80-х годах прошлого века Петербургский артиллерийский музеи посетил немецкий «пушечный король» Крупп. Был он в те годы известен  {254} 

Клиновый затвор, изобретённый русскими мастерами в XVII веке. Внизу пищаль, оборудованная клиновым затвором.

Ствол старинной нарезной русской пушки.

как богатый промышленник и родоначальник многих усовершенствований в пушечном деле.

Считался он и изобретателем механического клинового пушечного затвора. Этот затвор давал возможность заряжать пушки не со стороны дула, а с задней, как говорят артиллеристы, казённой, части ствола, что, как мы знаем, увеличивает скорострельность орудия. Долго ходил «пушечный король» по залам музея, глядя на замечательную работу русских мастеров.

Дольше всего задержался Крупп возле двух маленьких изящных пищалей, сделанных в XVII веке. Эти пищали имели одну особенность — клиновый затвор. Да ещё какой — механический. Выдвижение затвора для зарядки пищали осуществлялось с помощью специальной зубчатой рейки.

Оказалось, что на двести лет опередили наши пушкари европейскую «знаменитость».

В Артиллерийском же музее находится и первая в мире пушка с завинчивающимся затвором, который мы вправе считать родоначальником современных поршневых затворов.

Там же хранятся и первые в мире нарезные орудия. В музее два таких орудия — выпуска 1615 года.

Сейчас в мире нет ни одной действующей пушки, канал которой не имел бы нарезов.

Дело в том, что нарезы — неглубокие спиральные канавки на стенках канала орудия, в которые врезается мягкая медь так называемых «ведущих поясков» снаряда, — сообщают ему быстрое вращательное движение. Это обеспечивает дальность, а главное — устойчивость, точность полёта снаряда.

Любопытно, что в Англии и Германии, оспаривая первенство в изобретении нарезных пушек, считали, что такое обновление артиллерии произошло во второй половине XIX века.

Мы же можем напомнить, что уже в XVII зеке русские пушечные мастера выпускали трёхдюймовые пушки-пищали, каналы которых имели десять спиралей-нарезов.

Стремясь увеличить скорострельность пушек, русские мастера создали многоствольные, так называемые «органные орудия» «Адский орган», сделанный в 1741 году механиком Нартовым, о творчестве которого мы уже говорили в главе «Творцы механики», состоял из 44 бронзовых мортирок, укреплённых на вращающемся барабане лафета. Такими орудиями широко пользовались повстанческие отряды Емельяна Пугачёва, — отсюда и второе, народное название многоствольного «органа» — «пугачёвская пушка».

* * *

Изобретение в конце первой половины XIX века новых видов пороха чрезвычайно повысило мощность, дальнобойность орудий. Но одновременно эти новые порохи, создававшие при сгорании в канале ствола значительно большее давление газов, чем раньше, потребовали применения в артиллерии и новых материалов для стволов. Старые материалы — бронза и чугун — уже не в состоянии были выдержать колоссального давления пороховых газов при выстреле.  {255} 

Пугачёвская многоствольная пушка

Применение же нарезных орудий окончательно вытеснило из артиллерии бронзу и чугун, их заменила сталь.

Новую эпоху в артиллерии открыли литые стальные пушечные стволы с нарезными каналами. В России они появились во второй половине прошлого века.

В 1860 году русским металлургом Обуховым, о деятельности которого читатель знает из главы «Русские металлурги», была отлита первая в мире стальная пушка. Её с успехом испытали на 4 000 выстрелов — это была невиданная живучесть.

Через два года на всемирной выставке в Лондоне эта пушка. Обухова получила высокую оценку признанных авторитетов в области артиллерии и была премирована золотой медалью. Сталепушечные заводы, основанные для использования изобретения Обухова в Петербурге, а затем в Перми, были лучшими орудийными заводами в Европе. Их отличали и высокое качество оборудования и прекрасное мастерство рабочих — больших знатоков сталеварения и кузнечного дела.

Развитие артиллерии в те же времена выдвинуло перед конструкторами орудий целый ряд сложных теоретических проблем. Одной из важнейших задач была разработка расчёта прочности орудийных стволов. Заслуга решения этой основной для артиллерии задачи принадлежит русскому учёному академику Акселю Вильгельмовичу Гадолину. Он первый предложил замечательно остроумный способ повышения сопротивления орудийных стволов давлению пороховых газов.

А. В. Гадолин указал, что во время выстрела отдельные слои металла ствола орудия напряжены не одинаково, что внутренние слои напряжены до предела, а наружные — чрезвычайно слабо. Поэтому бессмысленно изготовлять орудия с очень толстыми стенками большая часть их металла всё равно не будет использоваться.

Гадолин дал своё решение конструктивной задачи. Он предложил делать стволы орудий тонкостенными, но скреплёнными обручами. По его, вполне правильному расчёту стальные кольца, надетые в горячем состоянии на ствол, остывая, сожмут его и создадут в нём внутренние напряжения, стремящиеся сжать металл. При выстреле эти напряжения будут противостоять напряжениям, которые вызывает давление пороховых газов. Таким образом, сопротивление ствола орудия значительно возрастает.

Работа Гадолина «Теория орудий, скреплённых обручами», изданная в 1861 году, положила основу новому направлению в развитии артиллерии.

Специальная комиссия высоко оценила труды Гадолина: она признала их «в теории скрепления орудий одним из самых важнейших учёных изысканий, которые были сделаны в последний период времени по артиллерийской части».

И в наши дни труд Гадолина о скреплённых стволах — главный отправной момент для любого конструктора-артиллериста, приступающего к проектированию орудийного ствола.

Не менее значительны работы выдающегося русского артиллериста Николая Владимировича Маиевского. Научное творчество его развернулось в тот период, когда артиллерия прощалась с гладкоствольными пушками, стрелявшими круглыми ядрами, и переходила к применению  {256}  нарезных орудий, стрелявших продолговатыми снарядами, вращавшимися при полёте.

Теория и практика нарезных орудий, полностью вытеснивших впоследствии артиллерию гладкоствольную, были в те годы совершенно неизученной областью.

Н. В. Маиевский был здесь первым исследователем-новатором.

Сочетая теоретические исследования движения снарядов в стволе орудия и в воздушной среде с широко организованными опытами и практическими стрельбами на полигонах, Маиевский доказал огромное преимущество нарезных орудий и вращающихся продолговатых снарядов и ускорил тем самым перевооружение русской армии.

Своими статьями, публиковавшимися на протяжении ряда лет (начиная с 1860 года) в «Артиллерийском журнале» и переведёнными на все иностранные языки, Н. В. Маиезский создал прочную основу «внутренней баллистики» и «внешней баллистики» — наук, изучающих движение снаряда в канале ствола пушки и вне его.

При решении одной из важнейших задач внешней баллистики — исследовании сопротивления воздуха летящему снаряду, Маиевский особое внимание обратил на ту большую роль, которую играет в этом случае скорость звука.

Своими работами в этой области Маиевский определил на многие годы всё развитие учения о сопротивлении воздуха летящему телу. И ныне, когда скоростная авиация встретилась с необходимостью изучения сверхзвуковых скоростей полёта, учёные-аэродинамики опираются на труды выдающегося русского артиллериста Маиевского. За рубежом считают, что первые важнейшие решения в области теории сверхзвуковых скоростей принадлежат немецкому физику Маху. В действительности — об этом убедительно говорит история — они принадлежат Маиевскому. Важнейшая в аэродинамике больших скоростей величина, которую за границей упорно именуют «числом Маха», по справедливости должна быть названа «числом Маиевского».

Выход в свет книги Маиевского «Курс внешней баллистики» явился научным событием огромного значения. Книга стала основным руководством для артиллеристов всех стран и принесла её автору заслуженную славу «первого баллистика Европы».

Мощные орудия со скреплёнными стволами

Продолжателем дела Н. В. Маиевского явился Николай Александрович Забудский. Сочетая силу мысли теоретика с блестящими экспериментаторскими способностями, Забудский весьма успешно развил науку о баллистике. Его труды ещё раз заставили признать русскую баллистическую школу ведущей в артиллерийской науке.

Конструкторская деятельность Забудского может быть охарактеризована следующим примером.

76-миллиметровая, «трёхдюймовая», русская полевая пушка, спроектированная им в 1902 году, настолько превосходила по качествам всех своих зарубежных соперниц, что в первую мировую войну она по праву считалась лучшей пушкой, а после модернизации, проведённой советскими артиллеристами, с успехом применялась как дивизионная пушка на фронтах Великой Отечественной войны.  {257} 

Первый в мире миномёт, розданный русскими изобретателями, был применён при обороне Порт-Артура в 1904 году.

Идея первой скорострельной пушки также была выдвинута и осуществлена в России. В 1874 году талантливый механик В. С. Барановский сконструировал первую пушку такого типа. Важно отметить, что во Франции скорострельные пушки были созданы только в 1897 году, в Англии — в 1903 году, а в Германии и того позже — в 1906 году.

Скорострельные пушки Барановского применялись как в горной, так и в полевой и корабельной артиллерии.

Они имели затворы, весьма близкие к современным, и были снабжены оптическим прицелом. Стволы при выстреле, как это происходит во всех современных пушках, откатывались по лафету и автоматически накатывались. Пушки Барановского, появившиеся почти на четверть века раньше аналогичных орудий Западной Европы и Америки, уже в 1877–1878 годах успешно применялись русскими войсками в войне с Турцией.

На пятьдесят лет опередил заграничную технику своим изобретением инженер Колокольцев. Ещё в 1876 году для удобства перевозки и обновления тяжёлых артиллерийских систем он предложил разборные стволы, состоящие из основного тела ствола и вставлявшейся в него относительно тонкой трубы — так называемого «лайнера». Сейчас этот конструктивный принцип — «лайнирование» — широко применяется во всех армиях и флотах мира.

В 1904 году мичман С. Н. Власьев изобрёл миномёт, который широко применялся при обороне Порт-Артура.

* * *

Много нового внесли наши учёные в изготовление и рецептуру порохов.

Об общем уровне изготовления пороха в России в начале XVIII века можно судить по сообщению датского посланника, который писал: «...В России порохом дорожат не больше, чем песком, и вряд ли найдёшь в Европе государство, где бы его изготовляли в таком количестве, чтобы по качеству и силе он мог бы сравниться со здешним».

Крупнейшие русские специалисты «пушечного зелья» внесли много нового в технологию изготовления пороха и в его, как говорят в наши дни, баллистические свойства.

Особенно много нововведений было сделано в пороховом деле во второй половине прошлого века, в годы революционной перестройки артиллерийского и стрелкового дела.

Иван Алексеевич Вышнеградский, выдающийся инженер-механик, работавший вместе с Маиевским и Гадолиным в Главном артиллерийском управлении, поднял на огромную высоту строительство и особенно механизацию пороховых заводов.

Так, на Охтенском пороховом заводе Вышнеградским была построена особая проволочная передача от двигателя к отдельным пороховым заводам, удалённым от машинного помещения в целях взрывобезопасности на расстояние нескольких вёрст.

Вышнеградскому же принадлежит и первенство в изготовлении призматического пороха, зёрна которого представляют собой маленькие призмы, что позволяет им сгорать быстрее, нежели простым, «бесформенным» зёрнам. А это влекло за собой значительное увеличение баллистической силы пороха и, в конечном счёте, дальнобойности пушек. Сам  {258}  призматический порох и машины для его изготовления, сконструированные впоследствии Вышнеградским, считались последним словом артиллерийской науки и широко применялись не только в России, но и за границей.

Великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев тоже внёс свой вклад в артиллерийскую науку. Он занимался созданием так называемого бездымного пороха. Подходя к успешному решению этой сложной задачи, учёный писал: «В деле бездымного пороха простое подражание французам нельзя считать благоразумным, потому что французский бездымный порох перестал считаться лучшим между современными видами современного пороха».

Изобретённый в 1891 году великим химиком в специально созданной лаборатории новый сорт бездымного пороха, пироколлоидный, обладал замечательными свойствами: он обеспечивал исключительную точность стрельбы и был безопасен в производстве. Это изобретение великого химика было чрезвычайно важно для артиллерии.

Однако русское военное министерство не сумело воспользоваться замечательным изобретением. К величайшему возмущению учёного-патриота, секрет изготовления пироколлодия был «таинственным способом» переправлен из России в Америку. Во время же первой мировой войны царское правительство было вынуждено покупать в Америке за огромные деньги бездымный порох, изготовлявшийся там по способу, украденному у Менделеева.

* * *

Много нового внесли русские изобретатели в конструирование и усовершенствование артиллерийских снарядов.

Достаточно указать, например, на наше первенство в создании гранаты, начинённой порохом и пулями, которая по недоразумению до сих пор называется шрапнелью. В Западной Европе царит полная неразбериха в вопросе о первенстве создания «шрапнели». Шведы, например, утверждают, что в 1800 году их соотечественник Нейман первым предложил подобный снаряд, а англичане ссылаются на своего артиллериста Шрапнеля, который создал свой снаряд в 1803 году. Мы должны напомнить и тем и другим, что ещё в 1621 году Онисим Михайлов в «Уставе ратных, пушечных и других дел, касающихся до воинской науки», дал подробные правила о снаряжении гранат порохом и «грановатым железным дробом», то-есть той же самой «шрапнелью».

Велики заслуги адмирала Степана Осиповича Макарова, создавшего бронебойный снаряд с наконечником из мягкой стали. Пробивая броневой лист, такой снаряд взрывается внутри корабля и причиняет ему значительные повреждения.

Большую роль в усовершенствовании артиллерийских снарядов сыграли производственники. Так, например, металлург А. А. Износков первый организовал производство бронебойной стали для снарядов с добавлением кремния и марганца, а В. Н. Липин, металлург Путиловского завода, в 1889 году создал совершенно новую технологию изготовления бронебойных снарядов.

Так осуществлялась прочная творческая связь металлургов с артиллеристами.

* * *

Обзор истории пушечного дела в России был бы неполным, если не попомнить о героической деятельности людей, использовавших эти орудия против врага, — о русских пушкарях. Предоставим возможность высказаться тем, кто чувствовал на себе работу наших воинов-артиллеристов.

Главный московский пушкарь Степан, обстреливая в 1514 году занятый польскими войсками Смоленск, как сообщают польские историки, «ужасными действиями своих пушек колебал стены и толпами валил народ».

В русской летописи рассказывается, как при осаде Нарвы войсками Ивана Грозного в 1558 году немецкий гарнизон писал своему магистру «Аще не дадите помощи, мы от такия великия стрельбы не можем терпети, поддадим град и место».

Трудно, пожалуй, более образно описать действие 150 орудий при осаде Казани в 1552 году, чем это сделал в своё время летописец: «И от пищального грому, от гласов и вопу, от трескотни орудий... бысть яко гром великий и блистанье от множество огня пушечного и пищального стреления и дымного курения».

Следует заметить, что руководитель осады Казани Иван Грозный был и реорганизатором артиллерии. Он первый учредил полковую артиллерию — артиллерию, входящую в состав обычного воинского подразделения, — и необычайно успешно использовал её. Небезынтересно отметить, что западные историки идею формирования полковом артиллерии приписывают шведскому королю Густаву-Адольфу, тому самому, который заимствовал эту идею в России после своих воинских неудач под Псковом. А заимствование это состоялось спустя полвека после первого русского опыта, блестяще оправдавшего себя.

Своё превосходство над шведской русская артиллерия показала и в Полтавской битве.

Полной неожиданностью для Европы были появление и прекрасные действия «единорогов», изобретённых в середине XVIII века русским артиллеристом С. А. Мартыновым и поставленных на вооружение воспитанником Петра Шуваловым. Шуваловские «единороги», лёгкие и маневренные пушки, стреляли ядрами, картечью, разрывными и зажигательными снарядами.

В 1759 году русская армия, вооружённая этими пушками, одержала победа под Кунерсдорфом, а в следующем году «единороги» обстреливали Берлин.

Шуваловский «единорог».

Красочно рассказывает о первенстве нашей артиллерии один из исторических документов той поры: «артиллерия пруссаков за громом нашим была весьма бессильна и не находила себе места, потому что ей от наших орудий оного нигде не было дано». С помощью «единорогов» русские артиллеристы впервые в истории применили новый тактический приём, ошеломивший противника: обеспечивая атаку артиллерийским сопровождением, они вели огонь по врагу через головы своих же войск, то-есть делали то, чем широко пользуются во время боя современные войска.  {260} 

При штурме Измаила наши артиллеристы быстро заставили замолчать вражеские пушки.

Войска Суворова овладели первоклассной турецкой крепостью, возведённой немецкими и французскими специалистами и считавшейся неприступной.

Огромную роль сыграла русская артиллерия при изгнании полчищ Наполеона и при героической обороне Севастополя. Вот что писал о нашей артиллерии крупнейший французский специалист — полковник Делобель. «При героической обороне Севастополя русская артиллерия выказала себя с блестящей стороны в боевом отношении, а работа штабс-капитана Маиевского — секретаря Артиллерийского комитета — показывает, что русская артиллерия находится на высоте наилучших артиллерий континента не только в боевом, но и научном отношении».

* * *

Советские артиллеристы множат славу русского оружия.

Наша артиллерия в начале Отечественной войны по своему качеству и количеству была сильнейшей в мире и, по словам товарища Сталина, составляла «главную ударную силу» Советской Армии. Товарищ Сталин говорил:

«Как известно, артиллерия была той силой, которая помогла Красной Армии остановить продвижение врага у подступов Ленинграда и Москвы.

Артиллерия была той силой, которая обеспечила Красной Армии разгром немецких войск под Сталинградом и Воронежом, под Курском и Белгородом, под Харьковом и Киевом, под Витебском и Бобруйском, под Ленинградом и Минском, под Яссами и Кишинёвом».

«Всем известно, — продолжал товарищ Сталин, — что советская артиллерия добилась полного господства на поле боя над артиллерией врага, что в многочисленных боях с врагом советские артиллеристы и миномётчики покрыли себя неувядаемой славой исключительного мужества и героизма, а командиры и начальники показали высокое искусство управления огнём».

Наша артиллерия и миномёты, по словам главного маршала артиллерии Н. Н. Воронова, в годы войны выпустили по врагу столько снарядов и мин, что если их положить рядом, образовалась бы лента в семь с лишним раз длиннее земного экватора.

Современное мощное крепостное орудие

Во время одного только штурма Берлина тысячи советских орудий и миномётов выпустили свыше полутора миллионов пудов снарядов.

Боевые действия нашей артиллерии были обеспечены самоотверженной работой творцов советского оружия в тылу.

О размахах этой работы можно получить представление по нескольким цифрам. Только один орудийный завод за время войны выпустил орудий в пять раз больше, чем вся промышленность царской России в первую мировую войну. За три месяца наша  {261} 

Старинные составные ракеты

Сигнальная ракета петровских времён

страна выпустила больше снарядов, чем было израсходовано Россией за всё время первой мировой войны с 1914 по 1918 год.

Товарищ Сталин высоко оценил работу артиллеристов и оружейников: «Пусть живёт и здравствует советская артиллерия на страх врагам нашей Родины!» — сказал он.

РЕАКТИВНОЕ ОРУЖИЕ

В первые же месяцы Великой Отечественной войны гитлеровцы почувствовали на себе действие какого-то нового, дотоле неизвестного оружия. Со стороны советских войск, оставляя за собой огненные языки, летели снаряды. Взрывались они с огромной уничтожающей силой.

Ответный огонь по месту, откуда летели эти снаряды, не давал никакого эффекта. Установки, выпускавшие таинственные снаряды, скрывались так же быстро, как и появлялись. «Адским органом» прозвали гитлеровцы это новое оружие. Наши же бойцы любовно именовали его «катюшей». Это были знаменитые гвардейские миномёты — советская реактивная артиллерия.

Применение ракет в военном деле уходит в глубины времён, и только бурно развившаяся за последние десятилетия нарезная артиллерия временно, вплоть до второй мировой воины, вытеснила боевое применение ракет.

В прошлом, как и сейчас, наша родина занимала в создании этой отрасли вооружения первое место.

Если в Западной Европе широкое применение ракет относится только к началу XIX века и связано с работами английского генерала Конгрева, то в России практическое освоение ракет и последовательное изучение ракетного дела началось гораздо раньше.

Старинная пиротехническая книга Фёдора Челеева даёт описание и чертежи боевых ракет, относящихся к XVI веку. Среди них есть и чертежи составных ракет, тех самых, первенство в изобретении которых тщетно пытались присвоить себе через столетий многие западные изобретатели.

Установка для стрельбы ракетами

Уже в 1680 году в Москве основывается первое промышленное «Ракетное заведение». В его работе деятельное участие принимал юноша Пётр I. «11 января был на царском дворе и видел его Величество младшего царя, который был занят изготовлением фейерверка» — пишет в своём дневнике один из современников Петра.

Однако Пётр занимался ракетами не только для развлечения Петровская сигнальная ракета почти без всяких изменении применялась в армии чуть ли не до нашего времени.

Осветительные и фейерверочные ракеты, изготовлявшиеся в то время в России, во всех отношениях превосходили ракеты, применявшиеся в Западной Европе. Изготовлением ракет в нашей стране занималось большое число специалистов этого дела. Так, например, над фейерверком пущенным в 1733 году, «2 000 человек 10 недель столь ревностною охотой  {262} 

Александр Дмитриевич Засядко (1779–1838)

трудились». Имена многих известных пиротехников того времени дошли до нас. Мастера «верховых ракет» Челеев, Маковеев, Данилов, Мартынов не только возглавляли ракетное производство, но широко распространяли свой опыт и знания. Пиротехнические мастерские обладали огромной для своего времени производительностью. Однако ракеты, выпускавшиеся до начала XIX века, были преимущественно фейерверочные, осветительные и сигнальные.

Широкое применение боевых ракет в русской армии связано с именем генерала Александра Дмитриевича Засядко.

Свыше 15 лет в общей сложности работал Засядко над конструированием и испытанием боевых ракет. В этих ракетах, в отличие от фейерверочных, в качестве груза вместо осветительного состава находится взрывчатое вещество — специальный заряд осколочного или фугасного действия или зажигательная смесь.

Труды русского новатора увенчались полным успехом. Его боевые ракеты, созданные целиком из отечественных материалов, получили в начале прошлого века широкое применение в русской армии.

Высокую оценку деятельности генерала Засядко дал фельдмаршал Барклай де Толли.

Зажигательная и фугасная ракеты конструкции Засядко.

«В продолжение нахождения Вашего при Главной моей квартире, для показания опытов составления и потребления в армии (боевых) ракет, я с удовольствием видел особенные труды и усердие Ваше в открытии сего нового и столь полезного орудия...»

К началу русско-турецкой войны 1828–1829 годов в специальном ракетном заведении изготовлялись боевые и зажигательные ракеты весом от 36 до 60 фунтов.

А. Д. Засядко явился инициатором широкого применения новой техники в боевых операциях.

Ракеты весьма успешно применялись при осаде крепости Браилов, при штурме Ахалцыха, при осаде турецкой крепости Силистрия.

Ракетами были вооружены не только обычные артиллерийские роты, но были созданы и специальные ракетные роты. Узкая специализация в области вооружения безусловно содействовала наиболее успешному употреблению ракет.

Известный строитель одной из первых в мире подводных лодок генерал Шильдер вооружил ракетными установками и десантные суда. На десантных судах применялись специальные тяжёлые ракеты весом в 36 фунтов.

В начале 1829 года ракетами была вооружена также Дунайская флотилия, для которой сразу было выделено свыше 300 ракет.  {263} 

Константин Иванович Константинов (1818–1871)

Производство ракет во время русско-турецкой войны было организовано в непосредственной близости к району военных действий — в Тирасполе. Хорошо оснащённое ракетное заведение изготовило здесь около 10 тысяч боевых ракет всех калибров.

Дошедшие до нас чертежи и рисунки ракетных боевых установок того времени указывают на глубокое знание русскими пиротехниками основ реактивного дела.

И в более позднее время ракеты широко использовались русскими войсками Например, при взятии в 1853 году Кокандской крепости Ак-Мечеть было выпущено около 1 000 ракет. Боевые ракеты применялись также в 1877 году, во время воины с Турцией.

Организатором фабричного производства и теоретиком боевой ракеты явился крупнейший русский учёный-артиллерист, генерал-лейтенант К. И. Константинов. Константинов решил три важнейшие задачи, над которыми бились многие зарубежные деятели. Он наладил массовое изготовление ракет и сделал это производство механизированным и безопасным.

Пресс для набивки ракет, изобретённый Константиновым

В 1847 году, став руководителем «Ракетного заведения», он перестроил всю его работу и организовал два ракетных завода один в Петербурге, другой в Николаеве. Предприимчивый и деятельный инженер и организатор, Константинов сам изобрёл десятки станков и аппаратов для производства ракет машинным способом и большое количество остроумнейших приборов для их испытания.

Константинов усовершенствовал конструкцию ракеты, она стала более дальнобойной и удобной в обращении. Русский учёный разработал и тактику использования боевых ракет как самостоятельного рода оружия. Константинов писал: «Необходимо сделать из ракеты отдельное, самостоятельное оружие, чтобы ракеты были вверены лицам, которым бы ото составило исключительную службу, дабы можно было бы ожидать вполне успешных результатов».

В 1860 году в Петербурге выходит его замечательный научный труд — «О боевых ракетах», немедленно переизданный за границей. Высказанные в этой научной работе мысли лежат в основе теории современного ракетного оружия.

Иностранные правительства, заказывая в России оборудование для ракетных производств, неизменно указывали: «Оборудование для производства ракет должно быть изготовлено по методу Константинова».

Проведя огромное количество опытов, создав специальную аппаратуру для испытания ракет, Константинов заложил первые основы учения  {264} 

Залп советских гвардейских миномётов

о реактивных приборах. «Но это ещё наука, которую надо было создать», — писал он незадолго до своей смерти.

Честь создания науки о реактивном движении, как известно, принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому.

Великий русский учёный был творцом жидкостного реактивного двигателя, о котором мы уже говорили в главе «Творцы двигателей».

Как известно, в настоящее время этот двигатель применяется не только в авиации, но и для приведения в действие реактивных снарядов.

Кстати сказать, нашумевшие в своё время реактивные снаряды дальнего действия «ФАУ-2» имели жидкостный двигатель, устройство которого целиком основано на принципах, разработанных Циолковским для его космического корабля ещё в 1903 году.

Первое в мире исследование движения ракеты в воздухе также появилось в России в 1897 году. Автором его был профессор механики Иван Всеволодович Мещерский, создавший труд под названием «Динамика точки переменной массы». Этот труд, на котором мы подробнее останавливались в главе «Творцы механики», даёт математическое обоснование движения ракеты, вес которой всё время убывает по мере сгорания пороха.

И до сих пор этот труд не потерял своего значения.

Своими трудами К. Э. Циолковский и И. В. Мещерский на десятилетия вперёд наметили пути развития новой отрасли техники. И то, что многие их работы уже в XX веке неоднократно заново «открывались» в Западной Европе и Америке, ещё раз показывает необычайную силу научного предвидения русских учёных.

Русской науке принадлежит прошлое ракеты, в наших руках и её будущее.

ПЕРВЕНСТВО РУССКИХ ОРУЖЕЙНИКОВ

В 1941 году мы праздновали Пятидесятилетний юбилей «русской трёхлинейной винтовки образца 1891 года».

Кто не знает этой винтовки! Три поколения воинов с ней в руках защищали родину.

Изобретателю винтовки капитану Сергею Ивановичу Мосину удалось создать оружие настолько совершенное, что почти без всяких конструктивных изменений оно с честью прослужило полвека.

За это время Франция, Германия, Англия и Америка были вынуждены дважды, а Япония даже трижды, перевооружить свою армию, так как принятое этими государствами оружие быстро устаревало.

В 1890 году на одном из крупнейших русских стрельбищ происходило, на первый взгляд, непонятное явление. Солдаты брали совершенно  {265} 

Сергей Иванович Мосин (1849–1902)

новенькие, только что поступившие с завода винтовки, бросали их на землю, вываливали в грязи, складывали винтовки в ящики и засыпали песком. Другую партию винтовок посыпали золой и пылью, продавали специальными воздушными мехами, промазывали густой застывающей смазкой.

Наконец, третью партию поливали водой, выставляли на несколько дней под дождь, заставляли металл покрываться бурым слоем ржавчины.

Из этих винтовок стреляли днём, стреляли ночью, на скорость, на кучность, а затем их вновь терзали и мучили всеми способами, какие только можно было придумать.

В сложнейших трёхмесячных испытаниях винтовка конструкции капитана Сергея Ивановича Мосина вырвала победу у бельгийского оружейного промышленника Нагана, винтовку которого изо всех сил пытались «протащить» некоторые представители военного ведомства. Винтовка русского образца оказалась более надёжной, меткой и выносливой. Изготовление этой винтовки на отечественных заводах было гораздо проще и дешевле, чем производство винтовок иностранной системы.

В труднейших условиях создал Сергей Иванович Мосин свою знаменитую винтовку. Когда одному из представителей иностранных оружейных фирм показали мастерскую Мосина, он не поверил, что здесь работает талантливейший оружейный конструктор. «Сегодня я попросил Мосина показать лабораторию, где он конструирует винтовку. Так он привёл меня в какой-то сарай... и уверял, что здесь его мастерская». Русская «трёхлинейка» отличалась большими преимуществами по сравнению со всеми другими системами винтовок. Мосину удалось внести в неё много усовершенствований, неизвестных за границей. Такой важной детали, как отсечка-отражатель, обеспечивающая безотказную и своевременную подачу патрона из магазина в ствол и выбрасывание стреляной гильзы, до Мосина ни в одной винтовке не было.

Характерно, что американское правительство, прослышав про новую русскую винтовку и намереваясь принять её на вооружение, немедленно обратилось к русскому военному министерству с просьбой передать Америке несколько экземпляров новой винтовки.

Когда десять лет спустя, в 1900 году, в России производились сравнительные стрельбы из 17 винтовок различных систем, нетрудно было убедиться, что некоторые детали новейших иностранных образцов были построены по идее, заимствованной из конструкции русской трёхлинейной винтовки Мосина.

По-своему отнеслись к русскому изобретению военное министерство и царь Александр III. При утверждении официального названия русской  {266} 

Винтовка системы капитана Мосина

винтовки военный министр отнял у неё имя автора, вычеркнув слова «системы Мосина». А Александр III при «высочайшем утверждении» умудрился отнять у винтовки даже определение — «русская».

«Русская трёхлинейная винтовка образца 1891 года системы Мосина» после некоторых усовершенствований, внесённых в её конструкцию советскими оружейниками в 1930 году, славно послужила Советской Армии в Великой Отечественной войне.

* * *

В давние времена заряжание и производство выстрела из старинного мушкета осуществлялось в 32 приёма. Можно представить себе скорострельность подобного оружия. В горячем сражении из такого мушкета можно было выстрелить всего несколько раз, споткнувшись на каком-нибудь сложном приёме, вроде: «надкусить патрон, держа его в левой руке» или «высечь искру с помощью кресала»...

Для ведения более частой стрельбы пользовались поэтому несколькими мушкетами, которые заряжались специальными помощниками стрелка.

Мы уже рассказывали о том, что для увеличения скорости стрельбы в XVI и XVII веках применяли многоствольные установки — так называемые «органы». «Адские органы», которые составлялись не из пушечных стволов, а из пищалей, были далёкими предшественниками современного пулемёта. При завоевании Сибири в войсках Ермака был такой орган — знаменитая Ермакова пушка.

Впоследствии введение ударного капсюльного оружия, заряжание ружья с казённой части, а затем применение «унитарного патрона» с гильзой, в котором пороховой заряд и пуля были соединены в одно целое, значительно увеличили скорострельность оружия.

Мосин в своей винтовке очень удачно и оригинально решал проблему скорострельности. Многозарядность, выбрасывание стреляной гильзы, подача патрона из магазина в ствольную коробку, применение обоймы для патронов — всё это способствовало повышению скорострельности.

Мосину пришлось вести борьбу с ярыми противниками многозарядной винтовки, в числе которых был и сам военный министр, считавший однозарядную винтовку более подходящей, чем многозарядная.

«Да откуда мы патронов заберём по такой стрельбе, — говорил он. — Мы и с однозарядной справимся».

Прообраз пулемёта — многоствольный «адский орган».

Однако русские оружейники продолжали работать над увеличением скорострельности винтовки.

Ещё в 1889 году оружейный мастер Двоеглазов предложил конструкцию первой в России автоматической винтовки.

Полковой кузнец Загряжского полка Яков Устинович Рощепей создал новый образец магазина к винтовке Мосина, вмещавший не 5, а 10 патронов. Предложение талантливого изобретателя привлекло внимание специалистов. Его направили в оружейную мастерскую. Там молодой конструктор смог осуществить свою идею создания автоматической винтовки, которая сама заряжалась очередным  {267}  патроном, используя для перезарядки силу отдачи пороховых газов. Много месяцев работал Рощепей над конструированием автоматической винтовки и, наконец, закончил первую модель, задуманною им ещё в 1904 году. При испытании винтовка показала хорошие результаты.

Изобретателя перевели в Ораниенбаум в офицерскую стрелковую школу.

Там, познакомившись с выдающимися оружейниками В. Г. Фёдоровым, В. А. Дегтярёвым и Ф. В. Токаревым, изобретатель окончательно «отлаживал» свой автомат.

В 1907 году испытания новой, более усовершенствованной винтовки Рощепея вновь подтвердили её высокие качества и исключительную простоту конструкции.

Изобретение Рощепея, крестьянина из деревни Осовец Черниговской губернии, демонстрировалось на технической выставке в Петербурге. За разработку первой действующей автоматической винтовки с неподвижным стволом и с затвором с самооткрыванием, задерживающимся трением, талантливый изобретатель был награждён большой серебряной медалью. Следует отметить, что по принципу, путь к которому проложен трудом простого солдата-изобретателя, действуют многие современные автоматы.

Только недальновидность военных чиновников из аппарата русской армии воспрепятствовала дальнейшему улучшению и применению этого оружия во время первой мировой войны. На настойчивые запросы изобретателя о внедрении автоматической винтовки ему было заявлено: «...в настоящее военное время, когда вся техническая сила завода должна быть направлена исключительно для увеличения производительности завода в отношении выхода трёхлинейных винтовок, отвлекать завод разработкой какой бы то ни было системы автоматической винтовки совершенно несвоевременно».

В те же годы автоматическую винтовку, работающую по иному принципу, создали в творческом содружестве выдающиеся оружейники Владимир Григорьевич Фёдоров и Василий Алексеевич Дегтярёв.

Автоматическая винтовка Фёдорова

В 1905 году военный инженер Фёдоров разработал проект автоматической винтовки, переделанной из обычной русской трёхлинейной винтовки. Эта автоматическая винтовка имела подвижной ствол, который при выстреле скользил по особой коробке, причём: движение его осуществляло перезарядку винтовки.

Первые опытные образцы винтовки Фёдорова было решено делать в мастерских стрелковой школы в Ораниенбауме. Для выполнения этой работы к инженеру Фёдорову прикомандировали слесаря Тульского завода Дегтярёва, талантливого самородка-оружейника.

Творческое содружество этих людей — теоретика-оружейника и мастера-практика — позволило после многолетней кропотливой работы, после ряда переделок и усовершенствований создать замечательные образцы автоматических винтовок, полностью оправдавших себя.

Специальная комиссия дала об этой винтовке следующий отзыв: «Ввиду благоприятных результатов, полученных при испытании винтовок Фёдорова, а также принимая во внимание, что эта винтовка является простой по своему устройству... правила действия и обращения с ней легко усваиваются стрелками и, таким образом, винтовка эта при дальнейшем  {268} 

Автомат системы Фёдорова

её усовершенствовании может оказаться надёжным боевым оружием, комиссия признаёт испытанную систему заслуживающей самого серьёзного внимания и находит необходимым подвергнуть её более обширному войсковому испытанию...»

С начала первой мировой войны работы Фёдорова были прекращены, и лишь в конце 1916 года по его инициативе в русской армии впервые была сформирована особая рота, вооружённая лёгким автоматическим оружием. Это были автоматы Фёдорова, изготовленные и собранные под руководством Дегтярёва.

В те же годы известным в наши дни оружейником Ф. В. Токаревым была предложена своя система автоматической винтовки.

В 1910 году были проведены первые испытания этого автоматического оружия с подвижным стволом и сцепленным с ним затвором.

Испытания дали хорошие результаты. Но дальнейшая «доводка» винтовки системы Токарева затянулась до начала первой мировой войны, а затем работа над этой винтовкой, как и над винтовкой Рощепея, была прекращена.

Однако труды конструктора не пропали даром. Они послужили основой для прекрасного автоматического оружия, созданного Токаревым уже в годы советской власти.

Можно с уверенностью говорить о первенстве русских изобретателей в создании автоматического оружия. На Западе к работам в этой области приступили на несколько лет позже.

Наконец, России принадлежит первый обстоятельный научный труд об автоматическом оружии. В 1906 году была издана книга В. Г. Фёдорова «Основания устройства автоматического оружия» — первый учебник, принёсший огромную пользу целому поколению конструкторов-оружейников.

Всего же Фёдоровым было написано свыше 20 научных трудов по автоматическому оружию.

Только явная недооценка царским правительством и военным командованием творческих сил отечественных оружейников, неумение и нежелание организовать и освоить производство более современного автоматического стрелкового оружия явились причиной того, что блестящие успехи отечественных оружейников не были своевременно реализованы.

Так было не только с Рощепеем и Токаревым.

Начав свою конструкторскую работу под руководством опытного оружейника В. Г. Фёдорова, весьма талантливым изобретателем проявил себя Дегтярёв.

В 1916 году он самостоятельно создал первый образец автоматического карабина, исключительно лёгкого и удобного в действии. Однако распространение его было задержано. «Командование царской армии не допускало мысли, что простой русский человек может изобрести что-либо ценное», — вспоминал впоследствии Дегтярёв.

В первые же годы советской власти, в начале 1918 года, советское правительство приняло решение создать завод автоматического оружия.

Лучшие оружейники страны были привлечены к строительству этого завода и первого в стране проектно-конструкторского бюро, в котором развернулись планомерные научно-исследовательские работы советских оружейников.  {269} 

Ручной пулемёт «ДП» конструкции Дегтярёва

Такое отношение советского государства к труду творцов оружия не замедлило дать отличные результаты.

В 1923 году Михаил Васильевич Фрунзе обратился к оружейникам со словами Красной Армии нужен свой хороший ручной пулемёт. Верю, что вы его дадите!

Многие конструкторы приступили к созданию этого боевого оружия. Оно было в те годы новинкой не только у нас, но и за рубежом.

В это время делались попытки переконструировать двухпудовый станковый пулемёт Максима на ручной.

Дегтярёв пошёл более трудным, но более верным путём. Он создал ручной, чрезвычайно лёгкий пулемёт совершенно новой конструкции. Пулемёт «ДП» («Дегтярёвский пехотный») — это подлинное произведение оружейного искусства — известен ныне каждому бойцу Советской Армии.

Механизм этого пулемёта, простой и совершенный, послужил основой для всех других дегтярёвских пулемётов, намного превосходящих по своим качествам иностранные образцы.

Советская власть высоко оценила творческую работу заслуженного оружейника. Василию Алексеевичу Дегтярёву было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

За десятки лет своей работы Дегтярёв воспитал целую плеяду талантливых оружейников, таких, как конструктор автомата «ППШ» Г. С. Шпагин, конструктор автоматической винтовки С. Г. Симонов и другие.

Климент Ефремович Ворошилов в своё время высоко оценил наши достижения в стрелковом деле, сказав, что мы создали такую высокую пулемётно-оружейную культуру, которая без всякого преувеличения даёт нам возможность разрешить все вопросы, стоящие перед нашей Армией в технике стрелкового дела.

СОЗДАТЕЛИ РУССКОГО ВОЕННОГО ФЛОТА

Перелистывая страницы отечественной истории, мы не перестаём восторгаться величием и творческой энергией русского народа, несокрушимым духом его и способностью прокладывать новые пути в любой отрасли искусства, науки, техники, военного дела.

Современный автомат

В работах творцов русского военного флота наиболее ярко выразились черты новаторства, присущие русским кораблестроителям и учёным.

Ещё в древности славились русские мореплаватели.

В 860 году, после того как Византия нарушила договоры о дружбе с Русью, на Царьград — ныне Константинополь — двинулось через Чёрное море 200 ладей под руководством киевских князей Аскольда и Дира. Целью похода было восстановить попранные интересы нашей страны.

Русские войска склонили Византию к миру в 867 году после следующего похода.

В морском походе князя Олега на Византию в 907 году участвовало уже две тысячи ладей — огромнейший по тому времени флот. Летописи рассказывают об исключительно интересном военном манёвре, который применили войска Олега в этом походе. Когда парусные ладьи подошли  {270} 

Старинная гравюра, изображающая поход князя Олега на Царьград. Русские суда, поставленные на колёса, двигались по суше.

к византийской столице, осаждённые греки, чтобы не подпустить врага к городу, перекрыли вход в порт. Русские не растерялись, они повернули свои суда и пристали к берегу в стороне от Царьграда. Ночью воины вытащили ладьи на берег...

А ранним утром, когда свежий морской ветер начал трепать флаги над царьградскими стенами, греки увидели необычайное зрелище, вселившее панику в их ряды. Прямо к юроду, раздув паруса и распустив боевые знамёна, переваливаясь на ухабах, как на волнах, по земле в полной боевой готовности шли к городу корабли. Это воины Олега за одну ночь поставили ладьи на колёса. Потрясённые этим зрелищем, греческие войска прекратили сопротивление. Русский щит был закреплён на вратах Царьграда.

При следующих шести походах на Византию, как сообщают летописи, не раз «русские корабли без числа покрывали собою море».

Немудрёно, что после этого во многих старинных рукописях и хрониках Чёрное море так и именовалось «Русским морем».

Древний русский флот плавал не только по Чёрному морю Русские мореходы бывали на Средиземном море.

В 914 году русские войска на 500 судах спустились по Волге в Каспийское море.

В те же годы новгородцы плавали по Белому морю и Ледовитому океану.

Каким же был в то время русский флот?

Это были «скедии» — лёгкие суда, построенные на скорую руку. Для более продолжительного речного плавания служили в Киевской Руси струги, чаще всего плоскодонные; для морского — ладьи или набойные лодки, сделанные из досок. Благодаря исключительной смелости и мужеству мореходов этот флот с успехом совершал далёкие плавания.

Иностранцы не могли не признать могущества древнего русского флота.

Английский морской писатель Джейн в книге «Русский флот в прошлом, настоящем и в будущем» пишет: «Русский флот, который считают сравнительно поздним учреждением, основанным Петром Великим, имеет в действительности большие права на древность, чем флот британский. За столетие до того, как Альфред построил британские корабли, русские суда сражались в отчаянных морских боях. Тысячу лет тому назад первейшими моряками своего времени были они — русские». Так английский писатель, представитель страны, всегда считавшей себя великой морской державой, под давлением исторических фактов был вынужден дать высокую оценку русскому флоту.

Древний рисунок русского чёлна.

Татарское иго отрезало Русь от южных морей. Выхода в Балтийское море Россия также не имела. На столетия было задержано развитие русского кораблестроения. Но после свержения татарского ига русское кораблестроение постепенно стало возрождаться.

В 1667 году был построен первый мощный военный корабль «Орёл». Предназначался он для охраны торгового пути в Персию. Однако вскоре корабль был сожжён в Астрахани войсками Степана Разина.

Первый русский военный корабль «Орёл».

Необходимость иметь свой мощный флот очень хорошо понимал Пётр: «...Который едино войско имеет, едину руку имеет, а который и флот имеет, обе руки имеет», — говорил он в своём «Морском регламенте».

Много времени и энергии было уделено в петровские времена созданию военного флота — этой второй, крайне необходимой России, руки.

Начал Пётр с постройки в Воронеже в 1696 году галерной флотилии для военного похода на Азов, занятый в то время турками.

Тысячи плотников были согнаны со всего государства на Воронежские верфи. Всю зиму стучали топоры, звенели пилы, дымились костры под Воронежем. Круглые сутки кипела работа Пётр сам с топором в руках участвовал в строительстве кораблей, давая попутно указания плотникам и мастеровым.

И вот весной на Азов двинулся морской караван с войсками, состоявший из тридцати многовёсельных галер. Первая из них, названная «Принципиум», находилась под командой «капитана Петра Алексеева» — самого Петра. Он заложил основу русскому флоту, он же повёл этот флот к победе. Он был первым корабельным инженером и первым адмиралом России.

В битве под Азовом турки были разгромлены. Всего для Азовского флота при Петре было построено 67 линейных кораблей и фрегатов, почти столько же галер, брандеров и тысячи бригантин и шняв.

Близкими соратниками Петра I были талантливые корабельные мастера Федосей Скляев и Лукьян Верещагин. В отсутствие Петра они умело руководили постройкой Воронежского флота и, в частности, флагманского корабля «Предесцинация», или «Божье Предвидение». 58-пушечный флагманский корабль «Предесцинация» был наиболее со вершенным судном своего времени. Для устойчивости русские мастера оборудовали его особым выдвижным килем. Только через полстолетия киль подобной конструкции применили за границей.

Заключив мир с Турцией, Пётр перенёс внимание на Балтийское море. Созданный Петром мощный флот помог овладеть Балтикой. В трёх знаменитых сражениях, навсегда вошедших в историю морских битв, — у полуострова Гангут, в Гренгамском заливе и между островами Эзель и Готланд — русский флот одержал полную победу над шведским. Западная Европа вынуждена была

Флагманский корабль Петра I «Предесцинация»

Боевые корабли русского флота.

признать Россию великой морской державой.

Шли годы. Отошли в прошлое деревянные фрегаты и бригантины.

На смену им явились железные военные корабли.

Многих выдающихся строителей военного флота дала Россия. Навсегда вошли в историю техники имена трёх великих кораблестроителей Петра Акиндиновича Титова, работавшего в XIX веке, советского академика Алексея Николаевича Крылова — крупнейшего специалиста корабельного дела, основателя теории непотопляемости судна, и имя боевого адмирала России Степана Осиповича Макарова. Их вклад в историю отечественного кораблестроения оказал в то же время огромное влияние на развитие кораблестроения за рубежом.

Пётр Титов, сын пароходного машиниста, не имевший систематического образования, силою исключительных своих способностей стал ведущим судостроителем своего времени, крупнейшим авторитетом для судостроителей не только России, но и Запада

В восьмидесятые годы прошлого столетия, когда развернулось творчество Титова, Россия начала строить корабли уже не из железа, а из стали. Дело это было совершенно новым. Сколько умения, изобретательности, истинного технического новаторства было вложено Петром Акиндиновичем Титовым в создание стальных кораблей «Витязь», «Рында» и других!

Весь комплекс постройки огромного боевого корабля был так оригинален, принятые решения столь просты и смелы, что всё это поражало даже наиболее опытных строителей.

Даже такие широко распространённые работы, как склёпка листов, чеканка швов, сверление и зенковка отверстий, производились по указанию Титова новаторскими приёмами.

Известный французский инженер академик де Бюсси, посетив однажды строительство крейсера «Наварин», которым руководил Титов, вынужден был признаться: «Я сорок восемь лет строил суда французского флота, я бывал на верфях всего мира, но нигде я столь многому не научился, как на этой постройке».

Интересен творческий путь Петра Титова.

Он сооружал первые подводные лодки, первые броненосцы, руководил ответственнейшими и сложнейшими работами по реконструкции и восстановлению судов, везде внося своё, новое.  {273} 

На закрытом конкурсе по составлению проекта броненосцев Титов в 1892 году опередил всех дипломированных инженеров.

Из десятков проектов броненосцев, поступивших на конкурс, первые две премии получили корабли под девизом «Непобедимый» и «Кремль». Когда техническая комиссия вскрыла конверты, чтобы узнать, кто конструктор этих замечательных судов, она была поражена: под обоими проектами стояло имя Петра Акиндиновича Титова.

Насколько далеко вперёд шагнуло за эти годы русское судостроение, можно судить хотя бы по тому огромнейшему вниманию, которое уделяли ему за рубежом.

Как-то на одном из заводов Германии производилась разборка старых судов, закупленных на слом. Дирекции завода были даны указания немедленно сообщать о всех конструктивных новинках, встречающихся при разборке.

Долго на все запросы адмиралтейства поступал с завода один ответ: «Нет ничего особенного!»

Лишь когда в разборку поступил старый русский крейсер, дирекция завода взволновалась: крейсер был построен исключительно оригинально. Конструкция его не походила на суда западной постройки. Срочно вызванная телеграммой, на завод прибыла техническая комиссия. Десять дней она изучала русскую конструкцию, копируя и заимствуя технические новшества со старого, уже списанного на слом, крейсера.

Крупнейшие нововведения в строительство судов внёс И. Г. Бубнов, любимый ученик знаменитого А. Н. Крылова В 1898 году профессор Бубнов, автор общеизвестного курса по строительной механике корабля, разработал продольную систему постройки судов. Эта система, значительно ускорившая строительство кораблей, была позже заимствована зарубежным кораблестроителем Ишервудом и несправедливо носит до сих пор название «системы Ишервуда», хотя она имеет все основания именоваться «системой Бубнова». В 1908 году профессор Бубнов предложил устанавливать на кораблях переборки с гофрированной обшивкой, дающие значительную экономию в весе корабля, не уменьшая при этом его прочности. Выпуская в 1946 году танкеры с такими переборками, американские судозаводчики приписали эту конструкцию себе.

Не только новые конструкции создавались нашими кораблестроителями. Они впервые широко внедрили новые методы производства, новые материалы в кораблестроении.

Применение электросварки при изготовлении судов впервые в мире было предложено профессором В. П. Вологдиным. Ныне сварка в судостроении получила чрезвычайно широкое распространение.

Применение в 1895 году для постройки миноносца «Сокол» никелевой стали, значительно облегчившее всю конструкцию корабля, открыло дорогу использованию в судостроении специальных качественных сталей.

Наконец, океанские броненосцы-крейсеры («Минин» и «Генерал-адмирал») появились в русском флоте на три года раньше, чем броненосные  {274} 

Алексей Николаевич Крылов (1863–1945)

крейсеры в Англии, и на тридцать лет раньше, чем в Америке.

Рядом с Титовым должно поставить другого великого русского кораблестроителя — Алексея Николаевича Крылова. Нет в мире ни одного судостроителя, которому не было бы знакомо это имя. Будучи на двадцать лет моложе Титова, Крылов начал свой путь кораблестроителя его учеником. Глубокое проникновение в теорию сочеталось у Крылова с исключительной способностью применять теоретические исследования для решения насущных задач. Как математик, умеющий применять свои знания для решения сугубо практических вопросов, Крылов не имел себе равного, может быть, во всём мире.

Трудно остановиться на всей многосторонней деятельности этого замечательного человека.

К чему бы ни прикладывал свою руку «адмирал корабельной науки», всё это немедленно оживало, развивалось и получало необходимое техническое разрешение.

Впервые в мире Крылов наиболее полно исследовал качку корабля Работы великого учёного объяснили, почему корабль хорошо или плохо держится на волнах, как он должен быть рассчитан.

За своё исследование Крылов получил в 1898 году золотую медаль Общества корабельных инженеров. Во всех судостроительных школах мира был введён курс качки корабля, в основу которого были положены труды русского учёного.

Крылов сделал практические выводы из своего теоретического исследования. Великим русским учёным был разработан проект специального успокоителя парохода при качке — особый жироскопический прибор, использующий свойство волчка сохранять своё положение. Этот прибор на много лет опередил систему жироскопа, предложенную американцем Сперри. Пока неповоротливое царское правительство разбирало проект Крылова во всех бюрократических инстанциях, аналогичный успокоитель появился и за границей.

Крылов исследовал явление вибрации судна от работающих на нём двигателей и первый указал на причину вибрации — известное теперь явление резонанса. Дело в том, что металлический остов корабля можно уподобить огромному камертону со своим периодом колебаний. Толчки двигателя могут совпадать с периодом колебаний корабля, тогда вибрация его колоссально увеличивается. Пребывание на корабле становится невыносимым. Такие колебания разрушающе действуют на судно.  {275} 

Найдя причину вибрации, Крылов указал и способы её уничтожения. «Вибрация судов» — наука, обязанная своим возникновением А. Н. Крылову.

Но самым крупным и смелым исследованием русского учёного явилось изучение остойчивости и непотопляемости корабля, проведённое совместно с адмиралом Макаровым. Это учение принято ныне кораблестроителями всех стран как необходимейшее теоретическое оружие, оно помогло сохранить многие тысячи человеческих жизней.

Раньше, до введения в жизнь предложения русских кораблестроителей, повреждённый корабль сначала накренялся в сторону пробоины, а затем под действием даже слабой качки и вовсе переворачивался килем вверх, так как остойчивость его на воде резко нарушалась.

Именно так погиб в 1912 году океанский пароход «Титаник», наскочивший ночью на ледяную глыбу. Около двух тысяч человек утонуло в ту трагическую ночь.

Теперь, следуя указаниям Крылова и Макарова, кораблестроители разбивают корпуса военных, пассажирских и грузовых кораблей на несколько водонепроницаемых отделений — так называемых отсеков. В случае повреждения судна вода, вливаясь сквозь пробоину, заполняет не весь трюм парохода, а только один или несколько его отсеков. Крылов предложил крайне смелую, но в то же время крайне простую вещь. Он предложил искусственно затоплять отдельные отсеки повреждённого судна. Внешне это выглядит неправдоподобно. Зачем дополнительно затоплять корабль, в который и без того сквозь пробоину ворвалась вода? Однако смелая идея, впервые выдвинутая Крыловым, имела под собой реальное основание.

Затопляя посредством системы труб и клапанов отсеки, противоположные тем, которые получили пробоину, можно выровнять судно, и хотя оно несколько глубже будет сидеть в воде, но зато вновь приобретёт остойчивость. Суда всего мира пользуются сейчас крыловскими «Таблицами непотопляемости», благодаря которым команда корабля, получившего пробоину, может быстро произвести «спрямление» и дойти до ближайшего порта.

Огромное значение имела работа Крылова для военного флота.

Так по методу Крылова осуществляется выравнивание осадки повреждённого судна

Будучи главным инспектором кораблестроения и председателем Морского технического комитета, Алексей Николаевич Крылов на протяжении нескольких лёг перед первой мировой войной возглавлял кораблестроение в России.

Именно в те годы по своим военно-морским и техническим качествам наш военный флот занял одно из ведущих мест в мире.

Прямолинейный, неподкупный нрав великого кораблестроителя был чужд порядкам, царившим в морском министерстве. Было сделано всё, чтобы Крылов ушёл с руководящего поста.

Однако даже за немногие годы руководства строительством русского флота.

Крылов поднял его на необычайную высоту, опередив на много лет всё заграничное судостроение.

В своих воспоминаниях Крылов говорит:  {276} 

Степан Осипович Макаров (1849–1904).

«Прошло 25 лет с тех пор, как эти линейные корабли вступили в строй. Все иностранные сверстники наших кораблей давно обращены в лом, наши же гордо плавают по водам Балтийского и Чёрного моря».

Наши линейные корабли «Октябрьская революция» и «Севастополь» были построены под руководством академика Крылова; после модернизации эти корабли использовались в Великой Отечественной войне.

А. Н. Крылов прожил долгую и плодотворную жизнь, но именно в советское время его многолетний труд был высоко оценён. «За выдающиеся достижения в области математических наук, теории и практики отечественного кораблестроения, многолетнюю плодотворную работу по проектированию и строительству современных военно-морских кораблей, а также крупнейшие заслуги в деле подготовки высококвалифицированных специалистов Военно-Морского Флота» академику Крылову было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

Прекрасные военные корабли созданы нашими советскими кораблестроителями. Стальной грудью рассекают морские гиганты волны морей и океанов. В их мощи, в их быстроходности, в их совершенстве заложен труд «адмирала корабельной науки» А. Н. Крылова.

Вместе с А. Н. Крыловым плодотворно работал над теорией непотопляемости корабля знаменитый русский учёный-флотоводец и изобретатель адмирал Степан Осипович Макаров.

Именно тридцатилетний опыт великого флотоводца лёг в основу создания в нашей стране теории непотопляемости.

Совершенные способы заделки пробоин, организация водоотливных средств на корабле, автоматизация перекрытия внутренних сообщений при появлении пробоины судна — все эти предложения С. О. Макарова применяются сейчас в том или ином виде на морских судах.

Заслуги Макарова общеизвестны, но ошибочно было бы думать, что признание их пришло просто и естественно. Один из учеников его как-то с обидой сказал. «Следя внимательно за морской литературой, я могу утвердительно сказать, что многое предложенное в разное время адмиралом и высказанные им идеи начинают, спустя лишь несколько лет, предлагаться и пропагандироваться за границей выдающимися иностранными моряками и возвращаться иногда к нам с присвоенным этим идеям иностранным именем». Советский народ ценит выдающегося флотоводца Степана Осиповича Макарова не только за его боевые заслуги, проявленные при защите родины, но и за научную и исследовательскую деятельность, послужившую развитию отечественного кораблестроения.

* * *

Огромен вклад нашей родины и в строительство подводного флота. Свыше двух веков тому назад в России был сделан первый проект подводной лодки. Одобренный Петром I, он был осуществлён в виде опытного образца.

В 1719 году крестьянин подмосковного села Покровское Ефим Никонов предложил построить «потаённое судно», которое может итти в воде «потаённо и подойти под военный корабль под самое дно». Было это за 65 лет до американца Бушнель, которому приписывают за границей идею создания первой в мире подлодки для военных целей.

Никонов подал челобитную Петру I и был после этого вызван в Петербург.

Побеседовав с изобретателем, Пётр предложил ему изготовить опытную модель и испытать её. Осенью 1720 года состоялось испытание модели первой в мире подводной лодки. Она прекрасно держалась на воде, погружалась на желаемую глубину и легко двигалась под водой Решено было строить «потаённое огненное судно» нормального размера Два года строилось оно под руководством талантливого самоучки. Из дерева, обшитого кожей, был изготовлен на Галерном дворе в Петербурге корпус первой подводной лодки. В 1724 году в присутствии Петра «потаённое судно» начали спускать в воду, однако во время спуска его повредили. Испытание пришлось отложить.

Смерть Никонова не позволила довести это значительное изобретение до конца. О судьбе его подводной лодки ничего не известно. Но идея его не заглохла.

Несколько лет тому назад в центральном военно-историческом архиве в Москве был найден исключительно интересный документ, относящийся к 1829 году. Это «Дело по просьбе содержавшегося в Санкт-Петербургской крепости минского дворянина Чарновского об испытании изобретённого им подводного судна». Из документов, находящихся в этом деле, можно установить, что проект Чарновского, являвшийся передовым для своего времени, был разработан весьма подробно.

Изобретатель ещё в те далёкие годы создал ряд принципиальных положений, которые приняты на современных подлодках. Так, Чарновским была разработана наиболее рациональная форма подводного корабля, испытывающая при движении наименьшее сопротивление воды, — цилиндр с усечёнными конусами по концам. Изобретатель выдвинул также принцип маскировочной окраски судна и сделал ещё целый ряд прочих весьма жизненных предложений.

Почти через сто лет после Никонова, в 1834 году, по проекту

Современный боевой корабль.

Подводная лодка Шильдера.

генерала русской армии Александра Андреевича Шильдера была построена и опробована подводная лодка водоизмещением в 1 000 пудов. Матросы гребли специальными вёслами, устроенными наподобие гусиных лап, и лодка двигалась. Лодка имела две башни с люками Первый перископ с отражательными стёклами, специальная труба для забора свежего воздуха с поверхности, гири для всплытия и погружения лодки указывают на детальную её разработку.

Подходя к днищу судна, лодка должна была вонзать в него гарпун с миной. Взрыв осуществлялся электрическим способом после того, как лодка отходила на длину электровзрывающих проводов.

Как видно, эта лодка была уже весьма совершенна. Со временем подводные лодки принимали постепенно всё более современный облик.

Изобретатель Иван Фёдорович Александровский двадцать пять лет работал над проектом интереснейшего подводного судна, приводимого в движение сжатым воздухом, запасённым в особых резервуарах. По его проекту была построена лодка значительного водоизмещения, на которую впервые назначили специальную военную команду из 23 человек под руководством капитана 1-го ранга Андреева. Это была первая подлодка, действовавшая с помощью сжатого воздуха. Ныне в подводном флоте всех стран используется сжатый воздух для погружения и всплытия корабля.

Плавучая база для подводной лодки Шильдера.

Ещё через несколько лет в России была построена по проекту инженера Джевецкого первая в мире подлодка с электрическим двигателем. Электромотор мощностью в одну лошадиную силу питался от огромной аккумуляторной батареи. Заряда её хватало на два часа — за это время лодка могла пройти под водой около 14 километров. Лодка была уже настолько совершенна, что даже весьма неповоротливое морское министерство всё же приступило к серийному выпуску этих лодок. «Водобронный миноносец» демонстрировался в 1892 году на Всемирной выставке в Париже.

Некий француз Губе, работавший одно время в России, сделав кое-какие незначительные переделки в лодке русской конструкции, пытался выдать её за свою. Однако попытка присвоить чужое изобретение не удалась.

Русским принадлежит первенство  {279}  на создание подлодки с электродвигателем, на изобретение боевой рубки, отделённой от корпуса подлодки, и ряда других существенных нововведений в конструкции лодки.

В 1889 году молодой инженер Апостолов предложил строить подводные корабли с водонепроницаемыми переборками.

Ныне все подлодки мира применяют отсеки, введённые русским изобретателем.

В 1908 году опять-таки русские подводники открыли целую эпоху в строительстве мирового подводного флота на подлодке «Минога» впервые был установлен двигатель внутреннего сгорания. С тех пор во всех странах подлодки приводятся в движение двигателями внутреннего сгорания на поверхности воды и электромоторами, питающимися от аккумуляторных батарей, под водой. Сжатый воздух применяется для всплытия подводной лодки и для движения торпед. Водонепроницаемые переборки увеличивают живучесть подлодки. Все эти принципы, как мы видели, были впервые предложены и введены в практику русскими изобретателями.

Современная подводная лодка — это истинное чудо техники. Советские подводные лодки по праву считаются лучшими; управляемые нашими доблестными подводниками, они не имеют соперников. Боевая деятельность наших подводников в годы Великой Отечественной войны наглядно раскрыла перед всем миром достижения советского подводного флота.

* * *

В советском государстве в результате выполнения сталинских пятилеток создана мощная судостроительная промышленность.

«У могучей Советской державы должен быть соответствующий её интересам, достойный нашего великого дела, морской и океанский флот», — сказал В. М. Молотов на первой сессии Верховного Совета.

Постройка современного боевого корабля — очень сложное дело. Достаточно сказать, что свыше 240 заводов разных отраслей производства принимают участие в таком строительстве.

На создание новых боевых кораблей были привлечены талантливые конструкторы — ученики и последователи «адмирала корабельной науки» — академика Крылова.

Могучий советский флот с честью участвовал в Отечественной войне. Его вклад в дело победы прекрасными словами отметил в своём приказе Генералиссимус Сталин:

«На Балтийском, Чёрном и Баренцевом морях, на Волге, Дунае и Днепре советские моряки за четыре года войны вписали новые страницы в книгу русской морской славы. Флот до конца выполнил свой долг перед Советской Родиной».

Победившая Родина вернулась к созидательному мирному труду.

Товарищ Сталин поставил перед нами новую послевоенную задачу:

«Советский народ хочет видеть свой флот ещё более сильным и могучим. Наш народ создаст для флота новые боевые корабли и новые базы».

Большому советскому кораблю — большое плавание!

МИННОЕ ОРУЖИЕ РОССИИ

Интересна и красочна история возникновения и развития на Руси минного дела.

«Подземная гроза» — активная сила инженерных войск — своими корнями уходит в русскую историю.

«Подводная гроза» — морское минное дело — своим развитием также очень многим обязана нашей родине.

* * *

В 1552 году войска Ивана Грозного осадили столицу Казанского царства.

Город был защищён неприступными стенами, и взять его было трудно. Осада длилась уже свыше месяца.

Помочь взялся некий Зилантий, предложивший сделать подкоп под казанские стены. С необычайной точностью он провёл длинный тоннель сначала под тайник, которым татары ходили за водой, а затем и под городские стены. В тоннель были заложены десятки бочек с порохом, тоненькая пороховая дорожка тянулась к выходу.

1 октября все работы по осуществлению подкопа были закончены. К концу чёрной пороховой дорожки, уходившей под землю, поднесли свечу.

Метнулся огонь в тёмную щель подкопа, и спустя несколько мгновений стены Казанского кремля с грохотом взлетели на воздух. Устремившиеся в пролом русские войска штурмом взяли город.

Ещё и сейчас под Казанью на Зилантовой горе существует Зилантов-Успенский монастырь. Говорят, он был построен когда-то в честь талантливого и смелого сапёра Зилантия.

Применение в военном деле минных подкопов стало со временем обычным явлением. Но русские воины выработали также и свой метод борьбы с подкопами.

Через два десятка лет после взрыва казанских укреплений при осаде поляками Пскова русские не раз с помощью контргаллерей уничтожали польские подкопы.

Минное дело прочно вошло в военную практику и заняло в русской армии столь значительное место, что уже в 1712 году в войсках были введены специальные минные роты. А ещё через сто с лишним лет, в 1831 году, было издано первое военное руководство по минному делу: «Наставление по обучению сапёрных баталионов по искусственной части».

Огромную роль в развитии минного дела в России сыграл генерал русской армии Александр Андреевич Шильдер. Замечательные опыты по изучению действия мин с электрозапалами, которые он проводил в Красном Селе под Петербургом в 1832–1836 годах, показывают огромный прогресс в развитии минного оружия в России.

Особенно же ясно проявилось преимущество нашего минного оружия во время Севастопольской кампании.

Талантливый военный инженер Александр Борисович Мельников, руководивший минными работами, прекрасно организовал минную  {281}  оборону Севастополя. Вся линия обороны была буквально изрыта подземными ходами.

За семь месяцев обороны русскими войсками было выведено около 7 километров подземных ходов — в пять раз больше, чем у противника.

Для подрыва мин наши минёры широко применяли электрический запал, изобретённый ещё в 1812 году одним из выдающихся русских электротехников — П. Л. Шиллингом.

Работы Шиллинга были с успехом продолжены другим знаменитым электротехником Б. С. Якоби.

По его предложению в инженерном ведомстве армии были созданы даже специальные «гальванерные отделы», внедрявшие электричество в минное дело.

На тридцать лет опередила Россия Запад в использовании электричества в военной технике.

Англичане и французы в Севастопольской кампании попрежнему пользовались только бикфордовым шнуром, а это приводило к частым «отказам» — мины не взрывались.

Севастопольская кампания ясно показала, насколько в минном деле русские войска опередили армии других стран. Даже противники — англичане, потрясённые исключительной работой русских минёров, — так высказались в те дни в газете «Таймс». «Нет никакого сомнения, чго пальма первенства в этом роде военных действий принадлежит русским.

Наши инженеры имеют теперь все средства сравнить русскую минную систему с французской. Как ни удивительна последняя, но первая истинно поражает воображение: русские мины и галлерея имеют до 8–12 метров глубины, и воздух в них освежается помпами и вентиляторами. Словом, эти работы представляют самое изумительное и самое чудесное зрелище искусства и науки, соединённых с самой непреклонной силой воли и самым неутомимым трудолюбием».

Несмотря на исключительно возросшую роль артиллерии и бомбардировочной авиации, минное и контрминное дело и в наши дни не утратило своего значения.

Советские миноискатели сослужили большую службу во время войны.

Зачастую мощные долговременные укрепления, с которыми не могла справиться ни авиация, ни артиллерия, одолевали наши сапёры. Открывая дорогу наступлению советских войск, они разрушали эти сооружения с помощью зарядов взрывчатого вещества исключительной силы.

На войне мины были массовым средством борьбы с техникой и живой силой противника.

Устанавливаемые на небольшой глубине в земле на путях вероятного движения противника, минные поля заграждали подступы к оборонным сооружениям.

Наряду с этим усилились и средства борьбы с минами противника. Советские конструкторы одними из первых создали миноискатели — совершеннейшие приборы, позволяющие обнаруживать скрытые под землёй мины. Не случайно в ходе войны появилась поговорка: «Где про шёл советский сапёр, там может смело итти и танк, и пехота, и артиллерия».

* * *

Якорная мина Якоби.

Значителен вклад наших соотечественников и в создание морских мин.

Истоки русской школы морских минёров следует искать в работах того самого русского крестьянина Никонова, который в 1719 году предложил Петру проект первой в мире подводной лодки и спустя несколько лет построил её.

Талантливый изобретатель предполагал вооружить свою подводную лодку большим количеством подводных снарядов — мин. Считая, чго «потаённое судно» сможет разбивать вражеские корабли «хотя б десять или двадцать», Никонов определил одно из направлений, по которым впоследствии развивалось морское минное дело, — создание движущихся снарядов-торпед.

Второе направление минного морского дела — применение неподвижных подводных снарядов, минных заграждений — также возникло у нас на родине.

Приоритет создания самых распространённых ныне в мире мин — якорных мин, разрывающихся от соприкосновения с бортом корабля, принадлежит русскому академику Борису Семёновичу Якоби. Это он в 1840 году предложил проект морской мины, в котором использовался совершенно оригинальный принцип запала — гальваноударный запал с помощью электричества.

Новый, весьма надёжный принцип запала взрывчатого вещества мины заключался в том, что при ударе мины о борт судна замыкалась цепь гальванической батареи, которая и осуществляла запал мины.

Мины Якоби широко использовались во время войны 1853–1853 годов как на Чёрном, так и на Балтийском морях.

Когда 8 июня 1855 года англо-французские военные корабли приблизились к морской крепости Кронштадт, они попали на минное заграждение. Четыре судна подорвались на русских минах. Непрошенные гости были вынуждены убраться во-свояси, утаскивая на буксире повреждённые корабли.

Чиновники военного министерства самодержавной России пытались отнять у русского изобретателя первенство в создании гальваноударных мин. Морское министерство купило за большие деньги патент на «изобретение» Герца, который заимствовал из более ранних работ Якоби русский принцип использования гальванических токов. Чиновники, нимало не смутясь, присвоили мине Якоби имя Герца.

Русская техническая мысль постоянно обгоняла зарубежных специалистов в этой области. Последние же зачастую просто обкрадывали русских изобретателей.

В 1878 году лейтенант Азаров предложил оригинальный способ автоматической постановки мин на заданную глубину, и буквально через несколько месяцев с аналогичным предложением выступил в Австро-Венгрии некий Пиетрусски, которому, видимо, перепродали русское изобретение.

Во время войны между северными и южными штатами в 1861–1865 годах в Америке широко использовался богатый опыт России в минном деле. Русские моряки, корабли которых в те годы посетили  {283}  Америку, оказали «северянам», боровшимся с рабовладельческим Югом, большую помощь в широком освоении военного опыта России.

В 1914–1915 годах Россия непосредственно передала Англии, не имевшей своего минного оружия, тысячу наиболее современных мин из запасов Владивостокского порта, а также направила в Англию специалистов минного дела.

Вместе с техникой западные государства широко заимствовали и русский опыт противоминной борьбы.

Изучение минного дела в России также было поставлено на большую высоту.

В Кронштадте с 1874 года были открыты и активно работали специальные офицерские минные классы — учебное заведение, безусловно способствовавшее укреплению и расширению научно-исследовательской работы не только в этой, но и в других областях военной техники. Следует отметить, что именно здесь преподавателем минных классов А. С. Поповым были открыты радио и явление радиолокации.

За рубежом подобных училищ не существовало.

Минное оружие считалось в России одним из наиболее дешёвых и в то же время действенных средств ведения войны на море.

Русская мина образца 1908 года была столь совершенна, что почти без изменений дожила до наших дней.

Во время первой мировой войны русская ударно-механическая, всплывающая со дна моря мина образца 1912 года зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Наконец, нам безусловно принадлежит первенство в создании плавающих мин, автоматически удерживающихся на заданной глубине под водой.

Очень много было сделано нашими изобретателями и в создании мин, взрыв которых происходит не от соприкосновения с кораблём, а управляется с берега. Применяемые в этом случае так называемые неконтактные взрыватели были коренным образом усовершенствованы русскими инженерами Ящуком, Соковым, Критским, Свентковским и другими.

Велики успехи наших соотечественников и в создании специальных кораблей для установки мин, так называемых минных заградителей, и судов для снятия их — минных тральщиков.

Лучшими судами этого типа в прошлом веке были построенные после русско-турецкой войны минные транспорты «Буг» и «Дунай».

Они имели значительную скорость и могли ставить мины с такой быстротой, что не отставали от общего строя эскадры.

Наличие этих минных судов на Чёрном море, а вскоре «Амура» и «Енисея» на Балтийском определи по новую тактику в применении минного оружия. Мины устанавливали теперь не просто на значительном удалении от родных берегов, но и непосредственно у берегов и портов противника.

Создание отечественного минного флота связано с именем крупнейшего русского флотоводца Степана Осиповича Макарова. Высоко оценивая значение минного дела, он думал о том, чтобы из оружия обороны сделать мины средством активной борьбы с противником. Макаров  {284} 

Спуск на воду подводного минного заградителя «Краб».

создал минный корабль совершенно нового типа. Под его руководством черноморский корабль «Великий князь Константин» был ускоренно переоборудован в матку минных катеров, далёкий прообраз современных авиаматок и пловучих баз для подводных лодок.

Корабль поднимал на борт паровые минные катера с командой, готовые по первому приказу ринуться в атаку. Котлы катеров были соединены гибкими шлангами с судовым котлом, постоянно поддерживавшим в них рабочее давление пара.

Под командованием Макарова этот интереснейший корабль-матка осуществлял во время русско-турецкой войны 1877 года смелые минные атаки на турецкий флот. Минные катера неожиданно появлялись в самых необычных местах, зачастую весьма удалённых от родного берега.

Наша страна много сделала в создании судов-миноносцев.

Наиболее ярким примером русских судов этого класса может служить построенный в 1911 году эскадренный миноносец «Новик», имевший на борту все приспособления для приёмки и постановки большого числа мин. Своим оборудованием он служил образцом для подобных кораблей не только у нас, но и за рубежом.

Первый в мире подводный заградитель был создан в России инженером Налётовым в 1908 году. Именно с русского «Краба» началась постройка подобных судов во всех флотах мира.

Замечательных успехов добились балтийские моряки, создавшие приспособление для установки мины с обычных подводных лодок.

Наиболее Мощное подводное оружие нашего времени — самодвижущаяся торпеда — также русское изобретение.

В 1857 году недалеко от Кронштадта в присутствии контр-адмирала Лесовского впервые испытывалась самоходная торпеда, движимая сжатым воздухом. Она была создана известным изобретателем подводной лодки Иваном Фёдоровичем Александровским. Выпущенная на испытаниях из особой трубы под катером, торпеда, двигаясь под водою со скоростью десяти узлов, точно выходила на намеченную цель.

Проект и чертежи этой торпеды, разработанные русским изобретателем намного раньше торпеды европейского промышленника Уайтхеда, долгое время путешествовали от одного бюрократа к другому. Когда же, наконец, торпеда была изготовлена и при испытаниях показала отличную меткость и скорость, военные чиновники всё-таки предпочли купить за огромные деньги «секрет» изобретения и самые торпеды на зарубежных заводах Уайтхеда.

Мы видим, что с самого возникновения в России минного дела

Атака торпедных катеров.

отечественные минёры неутомимо работали на благо родины. Они подготовили фундамент для широкого расцвета научно-технического творчества в Советской стране. Достижения советских минёров огромны. Об этом говорят успехи их в Великой Отечественной войне.

БОЕВАЯ АВИАЦИЯ

Невозможно представить себе современную войну без широчайшего участия в ней авиации.

В Великой Отечественной войне советские самолёты выполняли самые разнообразные задачи

Они поддерживали с воздуха действия наземных войск, парализовали войсковые тылы противника. Самолёты-разведчики изучали тылы противника, фотографировали его укрепления и т. п. Огромное количество грузов перевезли транспортные самолёты. Они доставляли на фронт боеприпасы, медикаменты, газеты и вывозили в тыл раненых воинов.

Авиация — одна из наиболее молодых отраслей техники. Однако развитие её протекало так бурно, что сейчас уровень развития авиации характеризует зачастую общий технический уровень страны.

Вклад нашей родины в дело развития авиации необычайно велик. Множество ярких страниц истории этой отрасли техники заполнено творческими подвигами русских людей, покорявших воздух

Рассказывая о творцах транспорта, мы подробно останавливались на работах основоположников и теоретиков самолётостроения.

Говоря же о творцах русской военной авиации, мы расскажем о том, как мысль русских конструкторов и лётчиков превращала её в мощное оружие для защиты родины.

Как мы знаем, авиация началась с использования воздушных шаров.

Боевое значение воздухоплавательных аппаратов легче воздуха немедленно получило в нашей стране должную оценку.

Вот что писал 11 декабря 1787 года русский дипломат о первом военном применении воздушных шаров: «...если в подлинную до сего совершенства доведены будут таковые путешествия, то многие вещи на свете возьмут свой оборот, а наипаче политические и коммерческие дела; в рассуждении скоропостижного сношения равномерно и военная сила и движение не могут быть скрыты от верного исчисления и применения, и не будет никакой крепости, которой не можно было бы овладеть через угрозы с воздушных машин метанием: огненных материй, каковых потушить невозможно».

В 1812 году, во время нашествия Наполеона, в России была предпринята первая попытка применить воздушные силы для бомбёжки армии неприятеля.

С управляемых воздушных шаров предполагалось сбрасывать ящики с порохом, «которые брошены будут сверху, могут разрывом своим, упав на твёрдые тела, опрокинуть целые эскадроны».

Иностранец Леппих, которому были заказаны воздушные шары, не оправдал возложенных на него надежд. Постройка окончилась неудачей.  {286} 

Проекты управляемых дирижаблей Соковнина, Костовича и цельнометаллический дирижабль Циолковского

В середине ХIX века в России были сделаны новые попытки применить летательные аппараты легче воздуха для военных целей. В 1853 году виднейший артиллерист и организатор ракетного дела в России генерал К. И. Константинов издаёт свою работу «Устройство, приготовление и потребление военных воздушных шаров». Опираясь на историю воздухоплавания и на свои собственные изыскания, Константинов заключает, «изготовление воздушных шаров для бомбардирования не представляет никакого затруднения».

Как известно, основным препятствием развитию военного воздухоплавания являлась неуправляемость воздушного шара. Поэтому очень рано мысль русских изобретателей устремилась к созданию управляемых аэростатов.

Ещё в 1849 году русский инженер Третесский предложил соорудить управляемый воздушный корабль сигарообразной формы — далёкий предок современных дирижаблей.

В своём проекте военный инженер осуществил две исключительно интересные мысли, которые нашли применение в будущем. Его аэростат был разбит внутри на отсеки, чтобы газ не мог весь выйти из аэростата в случае его повреждения. Приводить аппарат в движение должен был особый двигатель реактивного типа.

Другой интересный проект выдвинул русский изобретатель Соковнин, своим предложением на тридцать лет опередивший известного немецкого строителя дирижаблей Цеппелина. Соковнин спроектировав жёсткий дирижабль сигарообразной формы, состоящий из отдельных отсеков, с наружной металлической оболочкой. Чтобы облегчить конструкцию аппарата, Соковнин предложил использовать для каркаса стальные трубы, а двигатель делать из алюминия. Как известно, пустотелые конструкции и лёгкие сплавы алюминия являются сейчас основой авиастроения.

Отсутствие должной поддержки со стороны царского правительства не позволило смелому изобретателю осуществить свой выдающийся проект.

К сожалению, так было и с многими другими русскими проектами Русское военное ведомство охотно, не скупясь на затраты, давало любые заказы любым иностранным фирмам, а порой и заведомым проходимцам. В то же время оно совершенно не поддерживало передовых русских изобретателей. Председатель Всероссийского аэроклуба граф Стенбок-Фермор на просьбу изобретателя И. С. Костовича о помощи ответил так:

— Пусть едет в Америку. Если действительно полетит, мы встретим его с триумфом...

А Костович, как уже знает читатель, задолго до французских и немецких дирижаблестроителей изобрёл «воздушный локомотив», который имел в себе все элементы современного дирижабля. И просил он всего лишь небольшой помощи на то, чтобы закончить начатое по подписке строительство своего «воздушного локомотива» «Россия». Лишённый средств, изобретатель был вынужден сложить недостроенные части летательного аппарата в сарай, где они пролежали свыше десяти лет. История, однако, на этом не закончилась. Однажды к Костовичу явился разбитной молодой человек и предложил изобретателю изрядную сумму за  {287}  разрозненные детали дирижабля. Потеряв надежду достроить свою машину, разорившийся изобретатель согласился. Как выяснилось впоследствии, предприимчивый покупатель уже успел заочно продать русскому военному министерству изобретение Костовича под видом «американской новинки». Военные дельцы не пожалели истратить на эту «американскую новинку», которую они, кстати сказать, ещё не видели, сумму несравнимо большую, чем когда-то просил русский изобретатель на завершение своего талантливого проекта. Трудно найти более яркий пример пренебрежения военного ведомства России к отечественному техническому творчеству.

Несмотря на неблагоприятную почву для своей работы, русские новаторы воздухоплавания продолжали своё творчество. Было создано несколько десятков проектов управляемых военных воздушных кораблей разного назначения. Наибольший интерес представляет обстоятельно разработанный проект цельнометаллического дирижабля, созданный великим русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским, ещё в конце прошлого века заложившим научные основы дирижаблестроения. Дерзновенный но своей смелости, но безусловно реально осуществимый проект был окончательно завершён в 1892 году.

* * *

Воздушные шары и дирижабли не получили широкого распространения в военном деле. Их вытеснили изобретённые позже аппараты тяжелее воздуха — аэропланы.

Мы уже рассказывали о том, как русским изобретателем Александром Фёдоровичем Можайским был построен первый в мире самолёт.

Можайский предвидел, что его аэроплан «мог принести государству громадную пользу в военном отношении».

После успешных опытов, проведённых над летающими моделями самолёта, Можайский предложил военному министерству использовать своё изобретение для военных целей. Старший сын изобретателя гак рассказывает об этом в своих воспоминаниях:

«В конце семидесятых годов Александр Фёдорович решился подвергнуть своё изобретение суду научной критики, предложив военному министерству использовать свой проект для военных целей в предстоящей войне с Турцией. В январе 1877 года по распоряжению военного министра графа Милютина была образована комиссия из специалистов-учёных для рассмотрения проекта».

Как мы уже знаем, эта, вторая, «комиссия из специалистов-учёных» не пожелала понять значимости представленного ей изобретения. Совсем иного мнения были о нём лучшие представители русской военной мысли.

В статье Н. Кр—ва «Первые воздухоплаватели», опубликованной в одной из газет в 1910 году, было написано:

«Неделя авиации» в Петербурге показала, что в деле завоевания воздуха мы уже тогда были первыми в мире ... Первые монопланы разрабатывались в России морским офицером А. Можайским. Генерал Скобелев высоко оценил изобретение Можайского с военной точки зрения и обещал Можайскому дать крупное количество материи на крылья. Просил, однако, держать это изобретение в секрете».  {288} 

Русские самолёты предшественник штурмовиков, тяжёлый бомбардировщик «Русский витязь» и летающая лодка Григоровича

Трудно определить, для какого рода авиации предназначал своё детище Можайский, однако бесспорно, он должен быть признан родоначальником не только авиации вообще, но и основоположником военного самолётостроения.

Военное значение аэроплана было оценено и другими русскими изобретателями, создавшими интересные конструкции военных самолётов.

Так, в 1909 году в Москве был построен военный самолёт специального назначения — предшественник современных штурмовиков. Он имел бронированную кабину, пулемёт и прибор для бомбометания. Мотор с толкающим винтом был установлен за спиной лётчика и не мешал ему обозревать местность. Самолёт легко разбирался на отдельные части для транспортировки его к месту полёта. Самолёт был первой двухфюзеляжной машиной с хорошими лётными качествами.

Мы уже рассказывали о том, что первый в мире успешно летавший четырёхмоторный самолёт был построен в России в 1913 году — это был «Русский витязь». Вслед за «Русским витязем» на Русско-Балтийском заводе была построена целая серия многомоторных самолётов-гигантов «Илья Муромец».

Эти самолёты принимали участие в первой мировой войне в качестве бомбардировщиков. Они поднимали по полторы тонны бомбового груза. На четырёх моторах мощностью по 150 лошадиных сил русские тяжёлые бомбардировщики развивали скорость до 100 километров в час. На этих самолётах Впервые производились опыты полёта с одним выключенным мотором.

Таким образом, самолёты этой серии имели почти все особенности современных крупных самолётов — бомбардировщиков.

В те же годы талантливым конструктором Д. П. Григоровичем была создана первая в мире летающая лодка.

Двухместная лодка Григоровича постройки 1914 года показала скорость до 125 километров в час. Самолёты этого типа обладали прекрасными лётными качествами. Эти самолёты положили начало нашей военно-морской авиации.

Кстати, на летающей лодке Григоровича во время первой мировой войны была впервые в мире установлена воздушная радиостанция. Устанавливал и испытывал её молодой конструктор Т. С. Берсеньев. Таким образом была доказана полная возможность использования радиостанций на самолётах. В наши дни радиотехника, как известно, широко внедрена в авиацию.

С первых же дней советской власти партией и правительством была поставлена задача — создать в стране собственную авиационную промышленность. Эта задача была блестяще выполнена.

Первый самолёт, построенный советскими авиазаводами, был разведчик «Р-1», показавший прекрасные лётные качества.  {289} 

Советские самолёты. Сверху вниз: «Р-1», «АНТ-3», «ТБ-1» («АНТ-4»), «Р-5», «По-2» («У-2») «ТБ-3» («АНТ-6»), «Максим Горький»

Он долгие годы состоял на вооружении нашей армии. На самолётах этого типа был в 1925 году совершён беспримерный перелёт из Москвы в Китай.

В 1926 году известный конструктор А. Н. Туполев построил первый цельнометаллический военный самолёт-разведчик «АНТ-3».

На самолётах этого типа лётчиком Громовым был совершён круговой перелёт по Европе, а через год перелёт Москва — Токио.

В те же годы начали серийно выпускаться цельнометаллические двухмоторные бомбардировщики «ТБ-1» конструкции Туполева. В 1929 году самолёт этого типа «Страна Советов» совершил перелёт Москва — Нью-Йорк (через Сибирь) общей протяжённостью в 20 тысяч километров, из которых 8 тысяч километров проходили над водой.

Характерно, что сильно рекламируемые в Америке самолёты типа «Боинг» были построены под прямым влиянием советского самолёта «ТБ-1».

Уже в 20-е годы XX века советская авиация вышла на одно из первых мест в мире.

Созданный в 1927 году известным конструктором И. Н. Поликарповым самолёт-разведчик «Р-5» занял первое место на международном конкурсе самолётов-разведчиков в Тегеране.

Учебная машина того же конструктора, построенная в 1927 году, вошла в историю нашей славной авиации. «По-2», или, как его раньше называли, «У-2», до сих пор применяется для самых разнообразных целей. Достаточно сказать, что во гремя войны его использовали как самолёт связи, разведчик, лёгкий ночной бомбардировщик и партизанский самолёт.

Эта историческая машина, несравненная по своей простоте, маневренности, неприхотливости, пользуется заслуженной любовью во всех родах войск Советской Армии.

С каждым годом поднималось качество советской авиации, и на всех этапах её развития наши самолёты были лучшими в мире.

Нередко материальную часть для своих самолётов иностранные конструкторы копировали с советского наиболее совершенного в то время четырёхмоторного бомбардировщика «АНТ-6», созданного Туполевым.

Самым крупным в мире самолётом: был восьмимоторный гигант «Максим Горький», построенный в 1933–1934 годах. Полётный вес его составлял 42 тонны, а общая мощность моторов равнялась 7 тысячам лошадиных сил.

На одноместном истребителе Поликарпова «И-15», прошедшем первые испытания в 1933 году, советский лётчик В. В. Коккинаки поставил мировой рекорд высоты — 15 тысяч метров.

Советский истребитель «И-16», созданный Поликарповым  {290} 

Советские боевые самолёты. Сверху вниз: «СБ», «ДБ-3», «Пе 2», «Ту-2», «Ил-2», «МИГ-3», «Ла-5»

в 1935 году, был для своего времени одним из лучших и быстрейших самолётов в мире.

Истребители Поликарпова успешно участвовали в боях под Халхин-Голом и в Финляндии.

В 1934 году на замечательном рекордном самолёте «АНТ-25» конструкции А. Н. Туполева был поставлен мировой рекорд полёта по замкнутому кругу. За 75 часов машина пролетела 12 411 километров. Интересно отметить, что этот рекорд, поставленный экипажем под командой М. М. Громова, продержался до 1938 года.

На самолётах того же типа Чкалов, Байдуков и Беляков совершили в 1936 году исторический перелёт по Сталинскому маршруту Москва — остров Удд (ныне остров Чкалов). Через год экипажи Чкалова и Громова на таких же машинах совершили прославленные перелёты в Америку через Северный полюс.

Международный женский рекорд дальности полёта был совершён на двухмоторном цельнометаллическом бомбардировщике «СБ». В 1938 году В. Гризодубова, П. Осипенко и М. Раскова совершили на нём героический перелёт Москва — Дальний Восток.

Лётчик Коккинаки на двухмоторном: бомбардировщике «ДБ-3», созданном в 1933 году С. В. Ильюшиным, совершил беспосадочный перелёт Москва — США.

Особо необходимо остановиться на первенстве советских самолётов, участвовавших в Великой Отечественной войне.

Вооружённый крупнокалиберными пулемётами советский истребитель «МИГ-3» конструкторов Микояна и Гуревича был одним из лучших истребителей первого периода войны.

Истребители конструкции Героя Социалистического Труда А. С. Яковлева «Як-1», «Як-3», «Як-7» и «Як-9» по своим качествам намного превосходили немецкие машины.

Мощным оружием: был созданный по указанию товарища Сталина лучший в мире штурмовик «Ил-2» конструкции С. В. Ильюшина. «Чёрной смертью» называли фашисты этот «летающий танк», покрытый бронёй, которую мог пробить только пушечный снаряд при прямом попадании.

Лучшим скоростным пикирующим бомбардировщиком был созданный в 1940 году конструктором В. М. Петляковым самолёт «Пе-2». Максимальная скорость этого самолёта почти не отличалась от скорости истребителей. Превосходные качества проявил созданный во время войны скоростной бомбардировщик «Ту-2» конструкции Героя Социалистического Труда А. Н. Туполева. Обладающий большой грузоподъёмностью, отлично вооружённый, не уступающий по скорости своей истребителям, этот самолёт использовался советскими войсками при окончательном разгроме немецко-фашистских захватчиков и по качествам своим намного превосходил самолёты противника.

* * *

Схема «мёртвой петли», нарисованная Нестеровым сразу же после её выполнения в воздухе. Самолёт делает «петлю Нестерова» и «штопор» Арцеулова.

Мало ещё талантливо построить самолёт, освоив все глубины авиационной теории.

Раскрыть возможности самолёта, использовать их, закрепить их за машиной — всё это требует от лётчика такой же творческой работы, как и от конструктора.

Россия — страна самых смелых и талантливых лётчиков.

Целую революцию в освоении самолёта произвёл знаменитый военный лётчик Пётр Николаевич Нестеров. Он первый понял, что известный нам термин «воздухоплавание» слишком узок для возможностей самолёта. Это далеко не плавание... Аэроплан не должен двигаться в воздушной стихии, подобно кораблю на воде: он должен находиться в полёте уверенно в любом положении, подобно птице в воздухе, ибо «воздух везде опора».

Для доказательства своей мысли Нестеров произвёл свой знаменитый опыт: 27 августа 1913 года в Киеве он впервые в мире сделал «мёртвую петлю» в воздухе. Ведя самолёт по горизонтали, Нестеров резко поднял его вверх, потом запрокинул машину на спину так, что сам лётчик несколько мгновений висел вниз головой, и снова вывел машину в обычный полёт. Знаменитая «петля Нестерова» явилась историческим событием в авиации — она положила начало высшему пилотажу. После Нестерова петлю в воздухе повторили многие лётчики.

И другая фигура высшего пилотажа — «штопор» — была впервые теоретически рассчитана и выполнена также русским лётчиком. Военный лётчик Константин Константинович Арцеулов в сентябре 1916 года в Севастополе впервые искусственно ввёл самолёт в «штопор». Самолёт, вращаясь вокруг своей оси, с головокружительной скоростью устремился к земле. Казалось, гибель ждала смельчака.

«Штопор» считался тогда безнадёжным положением машины, но расчёты Арцеулова, проделанные им перед полётом, оказались правильными. Лётчик умело перевёл бешено вращавшуюся машину сначала в пикирование, а затем и в горизонтальный полёт. Через несколько минут самолёт спокойно приземлился. Опасность «штопора» была побеждена. Путь вывода самолёта из стремительного падения найден.

Сейчас «петля Нестерова» и «штопор» — обычные фигуры пилотажа. Но тридцать пять лет тому назад, когда первые самолёты были хрупкими и неустойчивыми, а лётчики почти «на ощупь» познавали возможности машины, «петля Нестерова» и «штопор» Арцеулова были подвигом, открывшим новый путь к освоению воздушной стихии.

Нестеров не только родоначальник высшего пилотажа. Ровно через год после исторического полёта с «мёртвой петлёй» он продемонстрировал непревзойдённое мужество и бесстрашие русских лётчиков. Во время налёта вражеской авиации, истратив все патроны, он направил свой самолёт на вражескую машину, ударил её и сбил. Машина Нестерова сейчас же рассыпалась в воздухе. Пожертвовав жизнью, великий русский лётчик положил начало новой тактике воздушной войны — тарану.  {292} 

Героический таран Нестерова.

Советские соколы развили до совершенства школу высшего пилотажа, основанную русским лётчиком Нестеровым.

В период Отечественной войны советские лётчики не раз пользовались воздушным тараном, когда в горячем бою бывали израсходованы все патроны. Отрубая винтом рули и плоскости вражеских самолётов и тем приводя их к гибели, советские лётчики в большинстве случаев благополучно приводили свои машины на посадку.

История второй мировой войны не знает примеров подобного героизма лётчиков других стран.

* * *

России принадлежит ещё одно выдающееся авиационное изобретение — ранцевый парашют.

Вопрос о создании спасательного средства для лётчиков встал с первых же дней существования авиации.

Первый в мире ранцевый парашют, отвечавший всем требованиям авиации, был создан в 1911 году Глебом Евгеньевичем Котельниковым, запатентовавшим своё изобретение под названием «РК-1» (русский, котельниковский — первая модель). К заявлению изобретателя было приложено «Описание спасательного ранца для авиаторов с автоматически выбрасываемым парашютом». Ранец состоял из коробки, в которой находились сложенный парашют и стропы. Парашют выбрасывался из коробки с помощью пружин.

Котельников впервые в мире разделил стропы парашюта на две группы — это дало возможность лётчику выполнять при падении с парашютом) скольжение и развороты в любом направлении. Парашют Котельникова стал образцом абсолютно для всех иностранных парашютов.

Разнообразные испытания этого парашюта, проводившиеся под Петербургом и в Новгороде, дали блестящие результаты и показали бесспорное первенство русского изобретения над иностранными конструкциями Вассера, Боне, Рейхельта и других, которые так и не смогли разрешить стоящую перед ними проблему.

Схема, созданная Котельниковым для изготовления парашюта.

Военное ведомство, куда были представлены результаты испытания, затянуло вопрос о массовом изготовлении парашютов. Лишь 30 июля 1914 года Котельникову было заказано 70 парашютов для лётчиков боевых самолётов «Илья Муромец». Установлено, что в то же время иностранец Вильгельм Ломач, владелец авиамастерских в Петербурге, принимавший участие в изготовлении опытных образцов парашюта «РК-1», тайно от изобретателя продал украденные чертежи и опытные образцы котельниковского парашюта одной иностранной фирме. Вскоре после этого за рубежом появились аналогичные парашюты под различными иностранными марками.

Свыше тридцати лет в авиации применяется парашют конструкции Котельникова. Трудно подсчитать, сколько людей спасло жизнь, пользуясь русским изобретением.  {293} 

Парашют Котельникова, значительно усовершенствованный советскими изобретателями, используется в нашей авиации.

Парашютизм в нашей стране получил такое широкое распространение что его можно назвать подлинно народным спёртом.

У нас в СССР впервые были разработаны и проведены в жизнь в огромных масштабах авиадесантные парашютные операции. Значительно позже это военное нововведение было заимствовано у нас зарубежными войсками.

Велик и славен вклад наших соотечественников в дело покорения воздушного океана. Начиная с первого в мире самолёта Можайского, кончая современным реактивным истребителем скорость которого достигает скорости звука, на всём многолетнем пути развития авиации имена русских изобретателей и учёных стоят на самых почётных местах.

Неувядаемой славой покрыли себя советские авиаконструкторы и лётчики. За время Великой Отечественной войны звания Героя Советского Союза удостоено свыше 1 000 лётчиков, и многие тысячи лётчиков, штурманов, инженеров и техников награждены орденами и медалями Советского Союза.

Далёкий предок танка — «острожек» сибирских казаков

Только исключительная неповоротливость царского правительства и недооценка им нового вида оружия привели к тому, что прекрасный почин русских изобретателей танка не был в достаточной мере поддержан.

Как мы уже знаем, созданию первого танка предшествовали большие сдвиги во всей технике в конце XIX века, сама же идея подобной подвижной машины значительно древнее.

Первый танк имел большую родословную, множество предков, каждый из которых являлся посильным для техники своего времени воплощением идеи подвижной боевой машины. Знакомясь с историей отечественного танкостроения, мы вправе заглянуть в далёкое прошлое нашей страны и посмотреть, чем обогатили наши предки предисторию танка.

В XVI веке сибирские казаки широко применяли во время сражений так называемые подвижные «острожки», представлявшие собой защищённые от вражеских стрел и копий повозки на колёсах. Внутри повозок, скрытые за бортами из толстых дубовых досок, находились вооружённые воины. Они катили свой боевой «острожек» по направлению к врагу до полного с ним сближения, не неся при этом потерь. В этой неуязвимой казацкой боевой машине сочетались воедино подвижность и вооружённость.

«Гуляй-город», применявшийся для осады крепостей

Ощетинившиеся стрелами и пиками, «острожки» сибиряков были своеобразными деревянными «танками» древности.

Во времена Ивана Грозного при знаменитом штурме Казани в 1552 году применялись уже подвижные осадные башни, вооружённые пушками и пищалями. Эти башни, названные благодаря своей подвижности «гуляй-городом», представляли собой целую многоэтажную самоходную крепость. Обычно «гуляй-город» в разобранном виде следовал за войсками в обозе.

Во время осады крепостей подвижная установка составлялась из деревянных щитов, скрепляемых железными скобами в хорошо защищённую миогоэтажную башню-сарай, оскалившуюся на врага сквозь узкие щели — бойницы — десятками орудий.

Боевая команда «гуляй-города» состояла из нескольких десятков человек. Руководил командой осадной башни «гуляйный воевода».

В пушечном дыму, в пищальном огне медленно ползли на вражеские укрепления тяжёлые и неповоротливые, обмазанные глиной от огня «гуляй-города» — сухопутные крейсеры далёкого прошлого.  {295} 

Бурное развитие артиллерии в последующие годы и увеличение её пробивной силы заставило отказаться от подобных деревянных установок.

Прошли долгие столетия до того, как военная техника смогла вернуться к идее создания подлинной боевой машины. В этот период, предшествовавший рождению танков, русские люди сделали целый ряд ценнейших изобретений, подготовивших создание этих машин.

Основным качеством современного танка является его вездеходность: машина свободно передвигается по полному бездорожью.

Вездеходностью современный танк обязан изобретению гусеничного хода, при котором вес машины распределяется на большую поверхность опоры; несмотря на свою грузность, машина легко проходит даже по зыбкому болотистому грунту.

Честь изобретения гусеничного хода, как уже известно читателю, принадлежит штабс-капитану русской армии Дмитрию Загряжскому. 12 марта 1837 года Загряжский вошёл с прошением в министерство финансов на выдачу ему привилегии на «экипаж с подвижными колеями», который он построил в 1830 году и испытывал на протяжении нескольких лет.

Привилегия была ему выдана. В описании значилось: «Около каждого обыкновенного колеса, на котором катается экипаж, обводится железная цепь, натягиваемая шестиугольными колёсами, находящимися впереди обыкновенного. Бока шестиугольных колёс обведены звеньями цепи, цепи заменяют до некоторой степени железную дорогу, представляя колесу всегда гладкую и твёрдую поверхность».

Изобретатель предусмотрел возможность растяжения гусеницы и придумал особое приспособление для её натяжки. «Шестиугольные колёса в случае ослабления цепи натягиваются особыми винтами», — писал он.

Своим изобретением Загряжский на многие годы опередил иностранные работы в этой области. Американцы Робертс и Горнсби, которым до сих пор на Западе приписывают создание гусеничного хода, запатентовали своё изобретение только в 1907 году — на семьдесят лет позже Загряжского.

Гусеничный ход был создан в России.

В поисках следующих звеньев в создании танка мы наталкиваемся на прямого предшественника боевой машины — гусеничный сельскохозяйственный трактор.

Именно у него заимствовал танк основные свои качества — мощный двигатель и вездеходность.

Западные историки техники отдают первенство в изобретении гусеничного трактора Соединённым Штатам Америки. Они ссылаются на проект американского изобретателя Эпльхарта.

И действительно, в 1886 году в Америке появился проект паровой установки на гусеницах с особыми рулевыми колёсами для поворота. Проект этот не был осуществлён.

Первенство на гусеничный трактор приписывается также американский фирме «Холт», перекупившей патент на гусеничный ход у Робертса и Горнсби и выпустившей в 1912 году свой трактор.  {296} 

Фёдор Абрамович Блинов (1827–1899)

В действительности же родина трактора — Россия За 6 лет до Эпльхарта и за 32 года до фирмы «Холт» русский изобретатель Фёдор Блинов спроектировал и построил первый в мире паровой гусеничный трактор.

В конце 1880 года жители маленького приволжского городка Вольска были поражены необычайным зрелищем.

Запряжённая парой лошадей, по городской площади двигалась необычайная телега. Словно гигантская гусеница, медленно ползла она за лошадьми, подминая под себя цепеобразные бесконечные рельсы, которые соединяли её задние и передние колёса. Обыкновенная телега легко обогнала странную повозку Блинова. Но вот гусеничный возок свернул с дороги, выехал на целину, пересёк как ни в чём не бывало небольшое болотце и двинулся по свежевырубленному кустарнику. Далеко позади осталась обогнавшая было его простая телега.

Гусеничная телега Фёдора Блинова была лишь частью его работы по созданию трактора. И эта машина — первый в мире гусеничный трактор — была начата постройкой им в 1880 году.

«Самоход» Блинова был показан на Земской выставке в Саратове в 1889 году, а затем и в Нижнем: Новгороде в 1896 году.

На пятиметровой раме блиновского «самохода» были установлены две паровые машины, каждая для вращения одной гусеницы. Такая конструкция необычайно просто разрешила сложнейшую проблему поворотливости гусеничной машины, над которой долгое время до и после Блинова тщетно бились зарубежные изобретатели. Возле парового котла сидел машинист. В будке стоял капитан «самохода».

— Оба цилиндра вперёд! — раздавалась его команда. Механик включал паровые машины, и, грохоча гусеницами, трактор двигался вперёд.

— Выключить правый цилиндр! — командовал капитан. И машина, увлекаемая левой гусеницей, поворачивала вправо.

«Самоход» Блинова успешно прошёл испытания.

Выставочная комиссия наградила Блинова грамотой за его изобретение, но никто не пришёл с действенной поддержкой изобретателю.

На свои скудные средства Блинов продолжал совершенствовать машину. Как это часто бывало в те годы в России,

Чертёж трактора Блинова и детали гусеничного хода его вездеходной машины

Тяжёлый танк, спроектированный В. Д. Менделеевым

нашёлся некий иностранный фабрикант, который предложил Блинову продать свою замечательную машину. Изобретатель, по дошедшим рассказам, ответил фабриканту на его предложение: «Я — русский, думал и делал для своей родины. Русские не продаются».

Блинов упорно продолжал бороться за торжество своего изобретения у себя на родине. Перед самой смертью он говорил о том, что начатое дело не пропадёт, ему предстоит большая будущность. От русского трактора недалёк путь к танку.

Идея создания боевой машины — тяжёлого танка — принадлежит также русскому человеку.

Задолго до первой мировой войны в военное министерство поступил проект необычайной боевой машины, разработанный сыном знаменитого русского химика — В. Д. Менделеевым. Это был талантливый проект сверхтяжёлого танка, конструкция которого на десятилетие опередила развитие танковой техники.

Танк Менделеева, весивший 170 тонн и обслуживаемый командой из восьми человек, представлял собой огромную бронированную коробку, внутри которой были скрыты гусеницы для передвижения, двигатель и боекомплект для 120-миллиметровой морской пушки.

Кроме пушки, танк был вооружён пулемётом, установленным в специальной выдвижной бронебашне, допускавшей круговой обстрел.

Для передвижения бронированный корпус с помощью сжатого воздуха приподнимался над землёй, а гусеницы обеспечивали танку скорость до 24 километров в час.

Размещение бензобаков в кормовой части корпуса, в особом отсеке под днищем, уменьшало возможность возникновения пожара.

Четыре поста управления обеспечивали живучесть танку даже в случае гибели части его команды.

Проект Менделеева отличался множеством чрезвычайно смелых конструктивных решений, которые нашли применение в танковой технике гораздо позже.

Так, опускание при стрельбе корпуса танка на грунт было применено в немецких самоходных артустановках в 1942 году.

Применение сжатого воздуха для поднятия корпуса в первые годы второй мировой войны было использовано английскими конструкторами на авиадесантных танках.

Первый в мире танк был создан в России