100 знаменитых изобретений

В коробках передач начала XX в. предусматривались три передачи для движения вперед и одна для заднего хода. Переключение передач требовало большой ловкости, редко проходило без угрожающего скрежета шестерен, а то и поломок их зубьев, визжали шестерни и во время движения автомобиля. Поэтому конструкторы упорно работали над совершенствованием коробки передач.

Система торможения отставала в развитии от других систем и механизмов автомобиля. Долго использовали экипажные тормоза-башмаки, прижимавшиеся к шинам. Потом добавили трансмиссионный тормоз с горизонтальной педалью рояльного типа. Она стягивала ленту, охватывавшую барабан на выходном валу коробки передач. Дополнили трансмиссионный тормоз барабанами, установленными на задних колесах, но опять-таки с ленточными тормозами, действовавшими более или менее эффективно только при движении автомобиля вперед. Лишь на отдельных машинах устанавливали на задних колесах тормоза с колодками, наподобие нынешних.

Долгое время на автомобилях устанавливалась подвеска, состоящая из листовых рессор, как на каретных экипажах. Она не устраняла тряску автомобиля на большой скорости и неровных дорогах того времени. Из множества вариантов были выбраны два: продольные и поперечные полуэллиптические рессоры. В дополнение к ним применяли фрикционные амортизаторы. Трение в их шарнирах гасило качку рамы и кузова после наезда на ухаб.

Шина на колесо автомобиля была надета в конце XIX в. братьями Мишлен. Она должна была сохранять давление воздуха и защищать камеру от проколов подковными гвоздями, в изобилии рассыпанными по дорогам. В начале XX в. самые лучшие шины, сделанные на заказ для гонок, приходилось менять десятки раз на пробеге в 200–300 км. Важно было облегчить смену шин. Вначале они не были легкосъемными, и автомобилист после замены должен был накачать шину до давления 5–6 атмосфер. Позже кольцо из резинового рукава превратили во внутреннюю камеру шины, окружив ее защитной резиновой покрышкой на парусиновой основе.

На рубеже XIX–XX вв. стали популярными автомобильные гонки. Участие в них позволяло владельцам автомобильных фирм рассчитывать на большой денежный приз, хорошую рекламу своих автомобилей, а также проверить механизмы при максимальных нагрузках. Это привело к созданию мощных гоночных автомобилей. Большинство автомобилей были сложными и очень дорогими.

Так продолжалось до тех пор, пока американец Генри Форд не начал выпускать свою знаменитую модель «форд-Т». В 1899 г. молодой Форд основал Детройтскую автомобильную компанию. В интересах бизнеса он решил выпускать дешевую массовую машину. Замысел Форда заключался в разделении работы по изготовлению автомобиля на множество операций, каждая из которых поручалась 1–2 рабочим, освобожденным от выполнения вспомогательных операций. Изготовляемые детали и собираемые механизмы двигались мимо рабочих на цепях, рольгангах, лентах. Массовое производство позволило снизить цену на автомобиль.

«Форд-Т» имел все необходимое для безопасного движения, на нем не было излишеств. Простота устройства, а также прочные материалы позволили снизить массу автомобиля до 550 кг. Двигатель мощностью 20 л. с. разгонял машину до скорости в 70 км/ч.

Цилиндры двигателя «форда-Т» были отлиты в одном блоке. Топливо подавалось самотеком из бака под сиденьем, поэтому на крутых подъемах горючее не поступало к карбюратору. В коробке было только две передачи. В машине отсутствовал аккумулятор, фары работали от магнето системы зажигания и при работе на малых оборотах светили слабо. Но, несмотря на эти и другие недостатки, машина удовлетворяла небогатых автомобилистов.

Уже в конце XIX в. произошло разделение автомобилей на легковые, грузовые и автобусы. Первая попытка наладить в Германии автобусное сообщение вместо омнибусного потерпела крах: на мокрых и заснеженных мостовых машины скользили на железных или сплошных резиновых ободьях. Автомобильные омнибусы возродились в 1904–1905 годах. Двигатель располагался под салоном автобуса, что позволило сократить его длину. В целях экономии площади автобусы делали двухъярусными. К 1914 г. число автобусов в одном только Лондоне достигло 2000.

Широкое производство грузовиков началось тогда, когда автомобиль стал более надежным. Сначала на шасси легкового автомобиля вместо задней части кузова устанавливались ящики. Это значительно снижало скорость и экономичность грузового фургона. С появлением в начале XX века автомобилей большей грузоподъемности облик грузовиков изменился. Они приобрели большую площадь кузова, массивную ходовую часть, двойные скаты задних колес. Однако работа водителя требовала больших физических усилий.

Долгое время на грузовых автомобилях сохранялась цепная передача. Это было связано с необходимостью большого передаточного числа. Позже стали применять двойную передачу и колесные редукторы.

В 1896 г. легковому автомобилю нашлось еще одно применение: в Париже появились моторизованные повозки – фиакры. С повозок сняли оглобли, установили бензиновый двигатель, а возле сиденья кучера поставили рулевую колонку и рычаги управления. В 1905 г. был изобретен счетчик оплаты, или таксометр, давший название таксомоторам, или сокращенно такси.

К 1914 г. количество автомобилей на земном шаре достигло 2 000 000.

В Первую мировую войну автомобили, благодаря своей подвижности, высокой скорости, грузоподъемности, сыграли большую роль. Они применялись для доставки военных грузов, переброски войск. В военных целях применялись даже парижские такси: в 1914 г. они перевезли целую бригаду на опасный участок фронта.

После Первой мировой войны начался расцвет автомобилестроения. Автомобиль доказал свою пригодность для личных поездок, крупных перевозок людей и грузов. На автомобильных заводах стал широко применяться поточный метод производства военных автомобилей. Конверсия военного производства привела к переходу многих заводов на выпуск автомобилей. На конструкции автомобилей, особенно дорогих, оказала влияние авиация. Их двигатели были авиационными, детали выполняли из легких сплавов, кузова имели «самолетные очертания», они отделывались алюминием и древесным шпоном.

Автомобили приобрели удлиненный силуэт, в салон можно было входить, не сгибаясь. Ход был плавный и бесшумный, сиденья удобные. На автомобилях стали устанавливать электрический стартер, указатели поворота, стеклоочистители, усилители тормозов, автоматические трансмиссии.

Наряду с фешенебельными машинами, которые выпускали ныне забытые фирмы, такие как «Испано – Сюиза» и «Бугатти», небольшие фирмы наладили производство 2–3-местных дешевых автомобилей. На них устанавливались мотоциклетные двигатели, ременной или цепной привод, фанерные или брезентовые кузова. Такие автомобили выпускали во Франции «Ситроен» и «Пежо», в Германии «Опель» и «БМВ», в Италии ФИАТ. Простым и дешевым автомобилям сопутствовал успех.

В начале 1920-х годов немцы П. Ярай и Э. Румплер провели испытания моделей автомобилей в аэродинамической трубе. Это привело к появлению автомобильных кузовов обтекаемой формы, распространенных в 30-е годы прошлого века.

Немецкая фирма ДКВ первой наладила выпуск переднеприводных автомобилей. Двигатель был установлен поперек оси машины, что улучшило сцепление передних колес с дорогой, сделало капот и весь автомобиль более коротким. Двигатель был двухтактный.

В 30-е годы прошлого века бурно развивалось строительство грузовиков и автобусов. Условия работы водителей этих машин улучшилось, благодаря применению пневматических шин, закрытых кабин и электрического освещения.

На большегрузных автомобилях и автобусах стали устанавливать дизельные двигатели. Кабины грузовиков сместились вперед, что позволило рационально использовать длину машины. В то время появились городские автобусы вагонного типа. В них двигатель устанавливался рядом с сиденьем водителя под кузовом или сзади. Это позволило разместить пассажирский салон практически по всей длине машины.

В 30–40-е годы XX века окончательно сложились основные узлы автомобилей, их компоновка. Они сохранились и до наших дней. Несмотря на применение новых материалов и внедрение компьютеров в управление автомобилей, суть их осталась неизменной и в начале XXI века.

Антибиотики

Те, кто бывал в Европе, вероятно, обращали внимание на памятники жертвам чумы, стоящие на центральных площадях таких крупных городов, как, например, Вена. Они – красноречивое напоминание живущим о тех страшных эпидемиях, которые всего несколько столетий назад буквально опустошали Европу. Известно ли читателю о том, что в XVI в. средняя продолжительность жизни человека составляла около 30 лет, в XIX в. и даже в начале XX в. (всего-то 100 лет назад) человек запросто мог умереть от незначительной раны или от обычного гриппа?

Во все времена эпидемии были самым страшным бедствием человечества. Тихим, коварным, смертельным. «Труднее всего победить врага, которого не видишь», – утверждали древние. Так и здесь: ну как можно сражаться с тем, кто в миллионы раз меньше тебя? Его не видно и не слышно, его нельзя потрогать, у него нет ни вкуса, ни запаха, ни цвета. Враг подкрадывался незаметно и убивал беззвучно…

Так было во все времена. Ученые подсчитали: от чумы, холеры, оспы погибло больше людей, чем во всех войнах! Древнегреческий историк Фукидид, описывая Пелопоннесскую войну между Афинами и Спартой, рассказал про «афинский мор» – страшную эпидемию чумы. В библейские времена чума и другие инфекционные заболевания представляли грозную опасность. Так, широко цитировалось повеление Божье из Второзакония: «…не ешьте из жующих жвачку <…> верблюда, зайца и тушканчика: потому что <…> нечисты они для вас: не ешьте мяса их и к трупам их не прикасайтесь». Однако мало кто знает, что в этом запрете – забота о людях, запрет был направлен на предотвращение элементарного и трансмиссивного заражения чумой. Другой библейский запрет гласил: «не ешьте <…> и свиньи, потому, что<…> нечиста она для вас» и был связан с профилактикой трихинеллеза – не менее страшного инфекционного заболевания.

Чума и другие инфекционные заболевания свирепствовали в Европе, в Японии, на Ближнем Востоке. Свирепствовали они и в Украине и России. Кровохарканию предшествовала острая боль в груди, затем следовали жар, обильный пот, озноб. Через три дня наступала смерть. Смертность была ужасающе высокой: мертвых не успевали хоронить, в одну могилу закапывали 5–10 трупов – вымирали целые города. Вот подлинные слова историка об эпидемии того времени: «[Мрут] бо старыя и молодыя люди, и чернцы и черницы, мужи и жены и малыя детки, не бе бо их где погребати, все могиле вскопано бяше; а где место вскопают или мужу или жене, и ту с ним положат малых деток, семеро или осмеро голов в един гроб».

Трудно себе даже представить ужас этих повальных эпидемий, как трудно представить, что еще в начале XX в., когда братья Райт уже взлетели в воздух, а Альберт Эйнштейн работал над теорией относительности, врачи лечили больных кровопусканием, порошками из высушенных земноводных и заклинаниями. А во время Первой мировой войны врачи оказались бессильны в борьбе с инфицированием ран и ожогов: при незначительных ранениях вынуждены были ампутировать руки и ноги. Сегодня, когда в любой аптеке можно купить эффективное средство от гриппа, а сама эта болезнь представляет нам лишь небольшое неудобство, отвлекающее от работы или учебы, трудно поверить, что в конце XIX в. грипп считался смертельно опасным заболеванием и уносил сотни тысяч жизней.

Человечество всегда пыталось бороться с инфекционными болезнями, но лишь с открытием бактерий и вирусов человек наконец-то понял, кто является его злейшим врагом и благодаря микроскопу смог увидеть его «лицо». Вероятнее всего, человечество проиграло бы битву с микроскопическими убийцами (а многие из нас попросту не родились бы на свет, так как наши родители, возможно, тоже не родились бы на свет или же умерли в младенчестве), если бы не Божье озарение, снизошедшее на шотландского ученого, открытие которого изменило весь ход истории.

Александр Флеминг появился на свет 6 августа 1881 г. восьмым ребенком в семье фермера. В пять лет Алек пошел в школу. Путь длиною в одну милю среди вересковых пустошей. Флеминг вспоминал, что в сильные морозы мать давала каждому ребенку по две горячие картофелины, чтобы по дороге дети могли согревать руки, а придя в школу, поесть их. Флеминг всю жизнь утверждал, что ему крупно повезло, поскольку самую важную роль в его образовании сыграла именно эта маленькая шотландская школа и ежедневные прогулки туда и обратно.

В 1908 г. он выдержал вступительные экзамены в университет, работал в бактериологической лаборатории. Флеминг занялся поиском вещества, способного убить микробы. Первым его открытием был лизоцим. Лизоцим – антисептик, присутствующий в человеческом организме. Например, слезы, которые содержат лизоцим, являются прекрасным антибактериальным средством, они естественным образом защищают наши глаза от заражения микробами. Кстати, именно опыты со слезной жидкостью помогли Флемингу в открытии лизоцима. Один из его коллег вспоминал: «Мы срезали с лимона цедру, выжимали ее себе в глаза, потом пипеткой набирали слезную жидкость и переливали ее в пробирку». Вот тот мучительный опыт, посредством которого было определено, что в слезах содержится вещество, способное удивительно быстро убивать некоторые микробы. И сейчас широко используется открытое Флемингом вещество: лизоцим незаменим для предохранения продуктов питания от гниения. Кроме того, его широко применяют для лечения кишечных и глазных инфекций. И все же лизоцим был бессилен против серьезных болезнетворных микробов.

Флеминг продолжает работать. К сожалению, многие забывают, что каждое открытие – это годы, а то и десятки лет напряженной, изматывающей работы. Флеминг трудился неистово по 16 часов в сутки. Современники сравнивали его с Галилео Галилем и Джордано Бруно, ради истины пожертвовавшими жизнями. Флеминг готов был на все. Лишь в 1928 году он, еще не подозревая об этом, вплотную приблизился к главному открытию своей жизни. А произошло это так. В отличие от своих коллег, мывших чашки с бактериальными культурами после окончания работы, Александр не мыл посуду с остатками культуры по две– три недели, пока его лабораторный стол не загромождали 40 или 50 чашек, и лишь тогда принимался за уборку. Не удивительно, что, делая уборку, он заметил – остатки культур были покрыты пушистой, словно шерстка котенка, плесенью. Но вместо того чтобы выбросить заплесневелые культуры, Флеминг начал внимательно их изучать. Он заметил, что колонии стафилококка вокруг плесени растворились и вместо желтой мутной массы в чашке появились капли, напоминавшие росу. Это явление сильно заинтересовало Флеминга.

Теперь необходимо было определить вид плесени. Занявшись исследованием, Флеминг установил, что его чудодейственная плесень относится к виду «Pеnicillium Notatum», виду, который был впервые открыт на сгнившем иссопе (полукустарниковом растении, содержащем эфирные масла). Осознав это, Флеминг, как глубоко верующий человек, воскликнул: «Окропи меня иссопом, и буду чист» (50-й псалом Библии). Таково было первое в истории медицины упоминание о пенициллине. Во время Второй мировой войны чудодейственную плесень, антисептические свойства которой теперь не вызывали сомнений, необходимо было спасти от бомбардировок. Ради этого Флеминг и еще двое ученых из Оксфорда пропитали коричневой жидкостью подкладку своих пиджаков. Если спасется хоть один из них, он сохранит на себе споры пенициллиновой плесени и сможет вырастить новые культуры. Уже в 1943 г. американские фармацевтические компании начали производство пенициллина, и Министерство обороны дало заказ на выпуск ста двадцати миллионов единиц препарата.

Раненым перед и после операции кололи пенициллин, после чего у большинства раны рубцевались без воспалительных осложнений и нагноений. Пенициллин показался видавшим виды полевым хирургам настоящим чудом. Вскоре весь мир заговорил о чудодейственном препарате. Действительно, пенициллин спасал безнадежных больных. За всю историю человечества не было в мире лекарства, которое спасло столько жизней. Открытие пенициллина, а затем и других антибиотиков произвело настоящую революцию в медицине: пенициллин победил самые злые инфекции, увеличив тем самым среднюю продолжительность человеческой жизни на тридцать пять лет – с сорока в XVIII в. до семидесяти пяти в конце XX. Сегодня, принимая назначенные врачом таблетки бисептола или получая укол пенициллина, к сожалению, мало кто задумывается, кому мы обязаны открытием антибиотиков и что было бы с нами, если бы антибиотиков не существовало.

Но пожалуй, самое удивительное в этой истории то, что ни другие ученые, ни сам Флеминг не смогли объяснить, каким же образом обстоятельства сложились так, что в чашках с культурами оказались споры пенициллиновой плесени? А дело вот в чем. Споры плесени пенициллина, с которой Флеминг столкнулся впервые в своей лаборатории, вероятнее всего, залетели через окно. Ведь плесень, которой оказалась заражена культура, относится к очень редкому виду Pеnicillium (из тысяч известных плесеней лишь одна содержит пенициллин), и чудесным образом именно она попала в лабораторию. Флеминг оставил чашку с плесенью на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а начавшееся затем потепление – для бактерий. Если бы не перепад температур, Флеминг, возможно, так никогда и не сделал бы своего знаменитого открытия. Но это еще не все. Великое открытие так и осталось бы «лежать на полке» не востребованным, если бы не еще одна счастливая случайность: ученый Чейн случайно столкнулся в коридоре с медсестрой, которая несла бутылки с мутновато-зеленой жидкостью. Это была «плесень Флеминга», которой никто не занимался. Заинтересовавшись, Чейн попросил подарить ему бутылки – и начал проводить опыты, стараясь выделить чистый пенициллин.

До конца своей жизни Флеминг усматривал в этом невероятном стечении обстоятельств руку Провидения, которое позволило появиться на свет величайшему открытию, спасшему миллиарды жизней и подарившему каждому человеку пять лет жизни. Александр Флеминг никогда не считал изобретение пенициллина своей заслугой, полагая, что он лишь случайно получил в дар от Бога то, что Бог сотворил сам. Впрочем, как отмечал Пастер, судьба одаривает только подготовленные к такому дару умы.

В 1945 году Флеминг, Чейн и Флори удостоились звания лауреатов Нобелевской премии в области медицины. Это произошло именно тогда, когда завершилась Мировая война, во время которой пенициллин спас жизни миллионов людей. В последние годы жизни Флеминг был удостоен рыцарского звания, 25 почетных степеней, 26 медалей, 18 премий, 13 наград и почетного членства в 89 академиях наук и научных обществах. Но слава не вскружила ему голову. До конца своей жизни Флеминг оставался простым, скромным и веселым человеком. На его могильном памятнике нет пышной эпитафии. Только имя и два слова: «Сэр Александр Флеминг – изобретатель пенициллина».

Пенициллин так и остался не запатентованным. Ученые, получившие за открытие одну Нобелевскую премию на троих, отказались патентовать препарат. Они считали, что средство, которое может спасти человечество, не должно служить источником легкого обогащения. Вероятно, это единственное открытие такого масштаба, на которое никто и никогда не предъявлял авторских прав.

Артиллерия

Артиллерийские подразделения – старейший род войск. Рождение артиллерии связано с появлением пороха и огнестрельного оружия. Тогда на вооружении были стенобитные и метательные машины, такие как катапульта, баллист, онагр и др., однако принцип их действия, основанный на использовании силы упругости материалов естественного происхождения, принципиально отличался от действия пороховых зарядов.

Считается, что огнеметное оружие проникло в Европу с Востока, предположительно из Индии и Китая через арабов и византийцев в I-м тысячелетии н. э. Начало Il-го тысячелетия ознаменовалось повсеместным распространением и применением огнестрельных орудий в сражениях и при осаде городов.

Стволы первых «пушек» делались из кованых железных полос. Их либо сваривали при помощи кузнечной сварки, либо сворачивали железный лист вокруг стержня с последующей проковкой по шву. Дном служил конусообразный кусок железа, вбиваемый в ствол в разогретом состоянии. Стволы вкладывались в деревянную колоду (сруб) и скреплялись с ней металлическими обручами (обоймами).

Эти орудия не имели прицельных приспособлений для наводки. Прицеливание производилось путем наведения ствола на цель. Для производства выстрела поджигали пороховой заряд через специальное отверстие в казенной части при помощи раскаленного прута или тлеющего фитиля.

В качестве снарядов применялись каменные, железные и свинцовые, позже – чугунные ядра, куски железа, а также дроб-картечь.

С развитием литейного дела стали отливать цельные стволы из меди и бронзы. Это позволило облегчить орудия, улучшить их баллистические свойства и обеспечило однотипность снарядов. Стволы устанавливали на колесный лафет, что резко повысило подвижность артиллерии. Были введены прицельные приспособления – прорези и мушки, это упростило наводку и сделало ее более точной. Для придания углового возвышения применялся клин, служивший подъемным механизмом.

И тут родилась идея увеличить скорострельность. Первоначально эта проблема решалась путем создания многоствольных орудий. Появились «сороки» – орудия, имевшие 7 стволов калибром 18 мм, «органы» – 4–5 рядов стволов на вращающемся барабане по пять 61-миллиметровых мортирок в каждом ряду.

В XVI в. из-за отсутствия унифицированной системы изготовления орудий существовало множество разных образцов и калибров. Но постепенно сложилась строгая классификация орудий по принципу их устройства и характеру боевого применения. Так, в русской армии существовала следующая классификация:

– пищали, служившие для настильной стрельбы. Они имели калибр от 38 до 219 мм, массу от 3,5 до 450 пудов. Дальность стрельбы 400–800 м;

– пушки верховые – прототипы мортир. Их калибр достигал 300–600 мм, они имели незначительную длину, масса – от 1,5 до 80 пудов. Предназначались для навесной стрельбы и разрушения городских построек при осаде города;

– тюфяки – орудия небольшого калибра (до 90 мм); стреляли картечью на расстояние 150–200 м;