Одной из крупнейших проблем, решенных в рассматриваемый нами период, было получение и использование электроэнергии — новой энергетической основы промышленности и транспорта. Переход к массовому, непрерывному и автоматизированному производству требовал перевода системы машин на новый двигатель. Им стал электропривод, (электромотор), обеспеченный соответствующей передачей электроэнергии от генератора.
Предпосылкой для решения этой технической проблемы стало изобретение итальянским физиком А. Пачинотти (1841 –1912) в I 1860 г. и независимо от него бельгийским мастером 3. Т. Граммом t (1826–1901) в 1869–1870 гг. динамо-машины, т. е. самовоз-буждающегося генератора постоянного тока. Именно благодаря конструкции, предложенной Граммом, изобретение получило распространение на практике. Первые электрогенераторы были машинами небольшой мощности и разнообразной конструкции (генераторы Ф. Хельнера — Альтене-ка–1873 г., Т. А. Эдисона–1878 г. и др.). Коэффициент полез-ного действия (КПД) этих машин был невелик.
В начале 70-х гг. принцип обратимости электрических машин был уже хорошо известен. Эти машины могли использоваться и в качестве генератора, и в качестве двигателя.
В 70–80-х гг. генераторы постоянного тока были настолько усовершенствованы, что, по сути дела, приобрели основные чер-ты современных машин.
Другой предпосылкой стало осуществление передачи электро-энергии по проводам на значительные расстояния. Первую передачу электроэнергии на расстояние 1 км демонстрировал фран-цуз И. Фонтен в 1873 г.
Однако практического применения этот опыт не получил. Более того, сам Фонтен считал, что подобная передача энергии возможна только для незначительных мощностей и на небольшое расстояние.
Теоретические обоснования и основы расчета электропередач были сделаны в 1880 г. в работах Д. А.
Лачинова (1842–1902) и французского ученого М. Депрё (1843–1918). Лачинов и Депре независимо друг от друга пришли к выводу о возможности и эко-номической целесообразности передачи электроэнергии на боль-шие расстояния при условии повышения напряжения.
В 1882 г. Депре осуществил передачу электроэнергии по проводам на рас-стояние 57 км между Мюнхеном и Мисбахом. Получив финансовую поддержку банкира Ротшильда, Депре построил несколько линий электропередачи во Франции.
Дальнейшее развитие передачи электрической энергии на рас-стояние связано с именем М. О. Доливо-Добровольского, который в 1888 г.
изобрел систему трехфазного переменного тока. В 1891 г. Доливо-Добровольский вместе с инженером Броуном органи-зовал передачу электроэнергии на расстояние 170 км от Лауфена-на-Некаре до Электротехнической выставки во Франкфурте-на-Майне.
В 1892 г. электропередача трехфазного тока была осуществ-лена в Швейцарии и Германии, а в 1893–в США. Первая промыш-ленная установка трехфазного тока в России была построена в 1893 г. для Новороссийского элеватора.
Внедрение трехфазной передачи электроэнергии встретило со-противление в США — Эдисона, в Англии — Свинберна, в Австро-Венгрии– Дери, в Швейцарии — Броуна, специализировавшихся на выпуске машин и аппаратов постоянного, однофазного или двух-фазного переменного токов. Любопытно отметить, что намеченный Доливо-Добровольским в 1899 г. обобщающий доклад о преимущест-вах электропередачи трехфазного тока был запрещен правлением крупнейшего треста германской электротехнической промышлен-ности «АЭГ», как задевающий интересы этой фирмы.
Решение вопроса об электропередаче на значительные рассто-яния на основе практического использования системы трехфазного переменного тока позволило сконцентрировать производство элек-троэнергии на особых предприятиях — электростанциях, где в ка-честве первичных генераторов служили тепловые или водяные дви-гатели.
Следует заметить, что сооружение первых электрических стан-ций относится к концу 70– началу 80-х гг. Эти электростанции (блок-станции, как их тогда называли), производившие постоян-ный ток, могли обеспечить ограниченное число потребителей, ос-ветить небольшие районы города (см. подробнее в гл.
5). Имен-но в этом крылся недостаток использования постоянного тока.
В 80-х гг. начали строить электрические станции переменного тока, которые позволили расширить область применения электро-энергии. В 1884 г.
в Англии была пущена первая электростан-ция переменного тока. В 1889 г. вблизи Портленда (США) была построена крупная гидростанция однофазного переменного тока мощностью 720 кВт.
В конце 90-х гг. для снабжения электроэнергией промышлен-ных районов и городов развернулось широкое сооружение районных электростанций, строившихся вблизи источников сырья или у рек.
Ожесточенная борьба развернулась вокруг огромных источников энергии Ниагарского водопада (США). Эдисон предлагал строи-тельство электростанций по производству постоянного тока. Вестингауз ратовал за сооружение гидростанций переменного тока.
Добыв с помощью разведки чертеж генераторов переменного тока Вестингауза, Эдисон воспроизвел такой же и предложил сенату своего штата законопроект о запрещении переменного тока как необычайно опасного. Эдисон добился того, чтобы казнь на электри-ческом стуле проводилась только с помощью постоянного электри-ческого тока. Он развернул кампанию в газетах, где выставлял переменный ток противным человеческой природе, морали и библии, призывал не проводить в дома переменный ток.
Но все было на-прасно. Несмотря на все попытки опорочить переменный ток, он стал широко использоваться для передачи электроэнергии на рас-стояние.
В 1896 г. вступила в строй первая районная гидроэлектро-станция на Ниагаре. На станции были установлены три турбины переменного тока по 5 тыс. л. с. каждая. Динамо-машины выраба-тывали ток в 2 тыс. В. Для передачи электроэнергии потребителю напряжение поднималось трансформаторами до 50 тыс. В. Электро-передача осуществлялась на расстояние до 550 км. В начале столетия была открыта мощная гидроэлектростанции в Брузио (Швейцария) напряжением 7,7 тыс. В. После прохождения трехфазного тока через трансформаторы он повышался до 50 тыс. В и передавался на расстояние 400 км. IИдеи сооружения гидроэлектростанций в России зародились 70-е гг. XIX в. Военный инженер Ф. А. Пироцкий с 1874 г. неоднократно предлагал использовать силу рек и водопадов, расположенных недалеки ко от Петербурга, для производства электроэнергии, могущей найти использование в столице. 1В 1889 г. инженер В. Ф. Добротворский высказал идею строительства гидростанции для снабжения Петербурга электричеством!
В 1892 г. русский изобретатель Н. Н. Бенйрдос предложил проект постройки гидроэлектростанций на Неве мощностью «в десяток-другой тысяч сил». 1В последующие годы в России были разработаны проекты комплексного использования рек Волхова (проект Г. О. Графтио — 1910 г.) и Волги (проект Г. М. Кржижановского–1913 г.) и сооружения на них гидроэлектростанций. Эти проекты были осуществлены только при Советской власти. 1Первая промышленная гидроэлектростанция в России мощностью 300 кВт была построена в 1895–1896 гг. под руководством инженеров В. Н. Чиколева и Р. Э. Классона (1868–1926) для электро-снабжения Охтинского порохового завода в Петербурге. В 1899 г. были введены в эксплуатацию гидроэлектростанции на Бакинских нефтяных камнях и на кавказском курорте Боржоме. В 1903 г. бы-ла пущена электростанция «Белый уголь» в Ессентуках. В 1909 г. закончилось строительство крупнейшей в дореволюционной России Гиндукушской ГЭС мощностью 1350 кВт на реке Мургаб (ныне тер-ритория Туркменской ССР). В 1914 г. для электроснабжения Москвы в Богородске (ныне Ногинск) была построена самая крупная в мире теплоэлектростанция «Электропередача», работавшая на торфе.
В результате сооружения районных электростанций промышленные предприятия были избавлены от необходимости строить собст-венные мелкие электростанции или устанавливать свои электрогенераторы.
Электроэнергия производилась на государственных, городских (муниципальных), а также на частных электростанциях, причем ко-личество частных электростанций значительно превышало число государственных и городских. Так, по сведениям Русского техни-ческого общества в 1913 г. из 20 крупных были электростанций 16 были частными. Электростанции производили электрический ток специально для продажи потребителям. Заводам и фабрикам стало выгоднее поку-пать электроэнергию и направлять ее к рабочим машинам, снабженным электроприводом, нежели производить ее на собственном пред-приятии. Претерпел изменения и электродвигатель. Вместо синхрон-ного двигателя со специальным возбудителем (или однофазного дви-гателя с дополнительным двигателем для разгона) был изобретен асинхронный трехфазный электродвигатель, который начинал вращаться сразу при включении напряжения. Заслуга в создании та-кого двигателя (1889 г.) принадлежит М. О.Доливо-Добровольскому. В начале 90-х гг. XIX в. широкое распространение получили электрифицированные машины в горнодобывающей промышлен-ности, на металлургических заводах для производства проката и для загрузки мартеновских и доменных печей.
Стали создаваться электрометаллургическое и электрохимиче-ское производства, основанные на использовании электронагрева. В области производства цветных металлов большое значение имела постройка в США в 1884 г. братьями Коульс электрической печи промышленного значения для восстановления алюминия и полу-чения его сплавов.
Наряду с превращением электроэнергии в механическую для промышленных целей развитие энергетики позволило осуществить во всерастущих масштабах ее превращение в световую, звуковую, теп-ловую и, наконец, химическую энергию. В США в результате концентрации и централизации монопольное значение приобрела фирма «Дженерал Электрик», которая основала ряд дочерних фирм в Европе.
В 1907 г. американский и германский гиганты электричества заключили договор о разделе сфер деятельности в глобальном масштабе. В частности, был установлен взаимный обмен изобре-тениями и опытами.
Заводы обоих концернов вырабатывали самые различные электротехнические и иные товары: «. . .
Применение электроэнергии в различных областях промышлен-ности и в сфере быта произвело на современников такое же силь-ное впечатление, как освоение паровых машин в период промыш-ленного переворота.
Page 2
Поршневая паровая машина выступает в рассматриваемый период и в прежней своей роли как двигатель, непосредственно приводящий вдействие рабочие машины посредством механической передачи, и в новой роли первичного двигателя, приводящего в действие электро-генератор (динамо-машину), энергия которого передавалась мо-тору. В наиболее развитых странах это новое применение паро-вых машин становится решающим.
Однако и сам паровой двигатель, и обслуживающая его ко-тельная установка оказалась теперь не в состоянии полностью удовлетворить предъявляемые к ним требования.
Для увеличения выработки электроэнергии и выполнения новых задач, поставленных промышленностью, требовалось увеличение мощности первичных двигателей, приводивших в действие электро-генераторы. Машиностроители добились повышения КПД и увеличе-ния мощности паровых машин.
Компаунд-машины двойного и тройного расширения достигали теперь мощности от 6 до 8 тыс. л. с.
Строились паровые машины с числом оборотов от 200 до 600 в минуту, предназначенные спе-циально для электростанций. Все большее распространение полу-чало применение перегретого пара. В конце XIX в.
немецкий ин-женер В. Шмидт изобрел новый паровой котел с пароперегревате-лем (температура перегрева пара в этом котле достигала 350°) и соответствующую паровую машину.
В 1908 г. инженер Штумпф в Германии сконструировал прямо-точную паровую машину.
Большие успехи отмечались и в области котлостроения. Производительность паровых котлов была значительно увеличена, повышено рабочее давление пара. Особенно удачными оказались конструкции секционных водотрубных котлов, сконструированный фирмой «Бабкок и Вилькокс» в Англии, Стирлингом в США и Гарбе в Германии. Большой вклад в создание котлов внес В. Г. Шухова, разработав надежный котел малой металлоемкости и обладающий хорошей транспортабельностью. Котел конструкции Шухова собирался на месте из отдельных секций. Поверхность нагрева наиболее крупных котлов этого времени достигала 1–2 тыс. м2Однако силовые установки с поршневыми паровыми машинам имели значительные недостатки: оставались относительно тихоходными, тогда как промышленность и транспорт ощущали растущую потребность в быстроходных двигателях. На изготовление поршневых машин расходовалось много металла, а неоднократные попытки снижения их веса не давали должного эффекта, хотя это представлялось особенно важным для зарождавшихся автомобильного транспорта и авиации. Не удавалось преодолеть и громоздкость двигателей. Так, при сооружении в 1898 г. в Нью-Йорке электростанции мощностью 30 тыс. кВт пришлось установить 12 паровых машин и 87 котлов, для чего потребовалось здание в несколько этажей. Это обусловило разработку новых типов первичных двигателей, более быстроходных, компактных и экономичных.
Page 3
В рассматриваемый период впервые были созданы и получили применение паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания, которым суждено было сыграть в дальнейшем огромную роль не только в промыш-ленности, но и на транспорте, в сельском хозяйстве, в военном деле.
Активная паровая турбина была изобретена шведским инжене-ром К. П. Густавом де Лавалем (1845–1913) в 1883–1889 гг. Лю-бопытно, что Густав де Лаваль намеревался первоначально при-менить ее в молочном деле для вращения сепараторов.
В 1884–1885 гг. англичанин Ч. О.
Парсонс (1854–1931) изобрел реактивную многоступенчатую паровую турбину. Дальнейшая I работа по усовершенствованию этой турбины привела Парсонса к созданию в 1894 г. нового образца реактивной турбины, которая и стала основным типом паровых турбин того времени.
Паровые турбины при производстве электроэнергии объединя-ли на одном валу с электрогенератором. Таким образом был соз-дан турбогенератор, испытание которого было проведено в 1890 г. на Эльберфельдской электростанции в Германии.
Паровые турбины продолжали совершенствоваться и дальше (системы О. Рато –1899 г. , Ч.
Кертиса — нач. XX в. и др.
С начала XX в. возникает систематическое фабричное про-изводство паровых турбин в Германии, Швейцарии, Чехосло-вакии, входившей тогда в состав Австро-Венгрии, США и Фран-ции.
В России собственное производство паровых турбин и турбо-генераторов было налажено слабо. Использовали в основном им-портное оборудование. Первый отечественный турбогенератор сис-темы французского инженера О.
Рато (1899) был построен лишь в 1907 г. К началу первой мировой войны турбина мощностью 1 тыс. л.
с. в России считалась очень крупной, тогда как за грани-цей строились паровые турбины на 40-50 тыс. л.
Использование турбогенераторов дало возможность увеличить мощность электростанций, поднять напряжение, увеличить даль-ность передачи электроэнергии.
Выше мы отмечали три характерные черты технического развития рассматриваемого периода: применение электроэнергии во всех областях производства и быта, вытеснение железа сталью и растущие добыча и переработки нефти. К ним следует добавить четвертую — распространение двигателей внутреннего сгорания, явившееся необходимой предпосылкой для перехода некоторых отраслей к машинной ступени производства (безрельсовый транспорт, сельское хозяйство) или даже для самого возникновения данной отрасли (авиация). Принцип четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, в котором горючая смесь перед воспламенением подвергалась предварительному сжатию, был высказан еще в 1862 г. французским инженером Альфонсом Бо де Роша (1815–1890) в рукописной брошюре. Однако у него не было средств для изготовления двигателя. Практически его идеи использовал немецкий конструктор Н. А. Отто (1832–Л891), создавший в 1876 г. новый тип газового двигателя. Топливом для такого двигателя служил газ, получаемыйпутем простой перегонки антрацита и кокса. IВ 1883 г. вездесущие сотрудники патентного бюро обнаружили брошюру А. Бо де Роша и воспользовались ею, чтобы аннулировать часть патентов Отто. IСтремясь повысить мощность двигателя Отто, русский конструктор Б. Г. Луцкой разработал и изготовил в 1885 г. четырехтактный многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Однако решающее значение для развития двигателя внутреннего сгорания имел его перевод на жидкое топливо. IВ середине 80-х гг. немецкие изобретатели Г. Даймлер (1834– 1 1900) и К- Ф. Бенц (1844–1929) создали типы двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине, и применили их на безрельсовом транспорте.
В конце 80-х гг. проект бензинового двигателя с карбюрато-ром мощностью 80 л. с.
разработал в России О. С. Костович (1851 –1916), предложив применять этот двигатель для дирижабля («аэроскафа»).
В 1896–1897 гг. немецкий инженер Р. Дизель (1858–1913) создал новый тип двигателя внутреннего сгорания с самовоспла-менением от сжатия, рассчитанный на тяжелое жидкое топливо и получивший имя изобретателя.
В 1913 г. дизель-моторы стали производиться на рынок. В том же году для ведения переговоров Дизель, взяв с собой наи-более секретные документы по изготовлению двигателя, отплыл в Англию.
Однако до Англии он не добрался, а бесследно исчез с палубы корабля при неизвестных обстоятельствах. Высказывались подозрения, что он погиб от рук агентов немецкой разведки, опасавшейся продажи Дизелем его секретов англичанам.
Большой вклад в усовершенствование дизельных двигателей вне-сли русские изобретатели. Б. Г.
Луцкой проектировал и строил многоцилиндровые двигатели различного назначения — автомобильные, авиационные, судовые, лодочные. В 1896 г. Г.
В. Тринклер (1876–1957) построил бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания. В 1910 г.
Р. А. Корейво (1852–1920) сконструировал дизельный двигатель с противоположно движущимися поршнями и передачей на два вала.
А. Г. Уфимцев (1880–1936) разработал двухцилиндровый, а в 1910 г.
В России дизельные двигатели получили широкое распростра-нение. Перед первой мировой войной они производились в Петер-бурге, Москве, Сормове, Риге, Ревеле, Воронеже и других горо-дах.
Page 4
Наряду с использованием паровых турбин в качестве наиболее совершенного двигателя на тепловых и гидро-электростанциях применяются и усовершенствованные водяные (гидравлические) турбины. Большинство типов таких двигателей было создано еще в предыдущий период1.
В рассматриваемый период гидротурбины подверглись усовершенствованию. После внедрения в практику линий электропередачи были разработаны более быстроходные и мощные турбины, непосред-ственно соединяемые с электрогенератором.
В 1880 г. американский изобретатель Л. А.
Пёльтон (1829– 1908) сконструировал водяную турбину, рассчитанную на работу при больших напорах воды. Ковшеобразные лопатки-колеса этой турбины позволяли с большей эффективностью использовать силу струи воды, поступавшей под большим давлением по трубе.
Водяная турбина Л. А. Пельтона нашла широкое признание уже в 80-е гг.
XIX в. Наряду с ней получила распространение усовершенствованная турбина Жонваля. Мощность турбин Жонваля к 1900 г.
достигла 1200 кВт в одном агрегате и продолжала расти. В 1910 г. уже изготовлялись радиально-осевые турбины мощностью 8–10 тыс.
Важным этапом в развитии гидротурбин стали работы чешско-го инженера В. Каплана (1876–1934). Им, в частности, были вве-дены поворотно-лопастные турбины (1912–1916), которые в дальнейшем применялись на большей части вновь сооружаемых ГЭС.
Опыты с газовыми турбинами.
Мысль о создании газовой тур-бины относится к концу XVIII в., но ее долго не удавалось осу-ществить. В 1872 г. инженер Штольд запатентовал в Германии газовую турбину, но из-за низкого КПД турбины проект не был реализован.
Первую попытку создания и практического применения газовой турбины предпринял инженер-механик русского флота П. Д. Кузь-минский (1840–Г900).
В 1897 г. он построил небольшую радиаль-ную газовую турбину. Однако смерть изобретателя в 1900 г.
В 1906 г. французские инженеры Арманго и Лемаль, русский изобретатель В. В.
Каравардин изобрели целый ряд газовых тур-бин, однако их КПД был невелик. Большую работу в области создания и усовершенствования га-зовых турбин проделал немецкий инженер ГбльцвальД. В 1914– 1920 гг.
он сконструировал несколько газовых турбин мощностью до 2 тыс. л. с.
Все разработанные в тот период газовые турбины не нашли широкого применения.
[custom_ads_shortcode1]
Идея использования атомной энергии.
Одной из важнейших составных частей переворота в естествознании конца XIX– нача-ла XX в. явились успехи атомной физики после открытия в 1898 г. супругами П.
и М. Кюри явлений радиоактивного распада и раз-работки Э. Резерфордом и Ф.
У колыбели нового учения о строении атома и его превраще-ниях стояли крупнейшие ученые. Теоретические результаты их ис-следований имели поистине революционный характер. Однако очень долго обнаружение колоссальной энергии, кроющейся в атомах, не приводило ученых к мысли о практических возможностях ее ис-пользования.
Отчасти это было связано с тем, что тогда был известен лишь естественный распад радиоактивных веществ, а установок для осуществления искусственной радиоактивности не существовало. Следует отметить, что и значительно позже, после постройки первого циклотрона (1932), после доклада Ф. и И.
Жолио-Кюри об открытии искусственной радиоактивности (1934), Э. Резерфорд высказы-вал сомнения, что получение ядерной энергии в количествах, доста-точных для практического использования, когда-либо будет возмож-ным1. Не была ли такая позиция знаменитых ученых вызвана предчувствием того, что капиталистический мир использует эту энер-гию прежде всего в военных, а не в созидательных целях?
Так или иначе, но картину использования атомной энергии в мирных и в военных условиях впервые дал не физик, а известный писатель-фантаст Г. Уэллс в романе «Освобожденный мир» (1913): «. .
. Только через двадцать лет искусственно вызванная радиоак-тивность обрела свое практическое воплощение»,– пишет Уэллс, относя начало применения атомной энергии к 50-м гг. XX в.
Пи-сатель ошибся лишь на десятилетие. Осуществление Э. Ферми первой цепной реакции в уранографитовом реакторе (к сожалению, не в мирных целях) произошло в 1942 г.
Уэллс не представлял себе всю опасность для живого организма результатов атомного распада и показал в книге атомный двигатель как нечто подобное двигателю внутреннего сгорания. Радиоактивные отходы («по-бочные продукты») казались ему ничуть не опаснее выхлопных га-зов автомобиля, и он наделил их даже привлекательными чертами: «. .
. В 1953 г. первый двигатель Холстена-Робертса поставил ис-кусственно вызванную радиоактивность на службу промышленному производству, заменив паровые турбины на электростанциях.
Поч-ти немедленно появился двигатель Дасса-Тата. . .
Он применялся главным образом для автомобилей, аэропланов, гидропланов и то-му подобных средств передвижения. . .
К осени 1954 г. во всем мире начался гигантский процесс смены промышленных методов и оборудования. .
. Это процветание во многом объяснилось и тем фактом, что . .
. одним из побочных продуктов было золото, смешанное с первичной пылью висмута и вторичной пылью свинца, а этот новый приток золота совершенно естественно вызвал подъем цен во всем мире».
Разумеется, такая фантастическая картина кажется сейчас на-ивной. Но ведь суть не в деталях. Уэллс в 1913 г.
, когда капита-лизм был общественной системой, господствовавшей во всем ми-ре, пришел к прозорливому выводу, что даже такой, придуманный им безопасный атомный двигатель, порождающий не губительную радиацию, а золотую пыль, станет источником бедствий: «Чело-вечество не было готово к тому, что произошло: казалось, чело-веческое общество разлетится вдребезги благодаря собственным2 великолепным достижениям. Ведь этот процесс шел вслепую. .
. » Уэллс описывает, как применение атомной энергии вызвало массо-вую безработицу, обострение классовых противоречий и разжига-ние политиканами ведущих стран шовинизма для отвлечения от внутренних проблем: «. .
. Политическое устройство мира в те годы решительно повсюду необычайно отставало от уровня знаний, на-копленных обществом.
Станки, приводимые в действие электродвигателями. Фотография. Конец XIX в.
В последней четверти XIX в. капитализм вступал в монополистическую стадию с характерным для нее резким обострением неравномерности развития производительных сил, огромными возможностями количественного и качественного роста техники и еще большими возможностями искусственного сдерживания технического прогресса.
Переход капитализма в стадию империализма ознаменовался колоссальным возрастанием международных экономических связей.
Все более глубокое проникновение капитализма во все уголки земного шара, колониальные захваты, использование новых сырьевых районов и рынков сбыта вызвали усиленное строительство железных дорог и парового флота, прокладку каналов и тоннелей, возведение громадных мостов, промышленных сооружений и зданий общественного назначения (вокзалов, торговых помещений и пр.).
Войны за передел мира стимулировали быстрое развитие военного дела, совершенствование и всемерное расширение производства вооружений. style=”display:inline-block;width:300px;height:250px” data-ad-client=”ca-pub-0791478738819816″ data-ad-slot=”5810772814″>
style=”display:inline-block;width:300px;height:250px” data-ad-client=”ca-pub-0791478738819816″ data-ad-slot=”5810772814″>.
Удовлетворение нужд тяжелой промышленности, транспорта, строительства и военной промышленности потребовало создания новых, высокопроизводительных методов получения стали, увеличения выплавки цветных металлов и добычи полезных ископаемых (топлива и руды), становления и развития химического производства, освоения выпуска многих новых типов промышленного оборудования и последовательной замены единичного производства серийным и массовым производством в различных отраслях машиностроения.
Центральный паровой привод, на протяжении почти столетия остававшийся энергетической основой промышленности, стал вытесняться электроприводом, применение которого открывало широкие перспективы дальнейшего совершенствования машинной индустрии. Тяжелая промышленность приобретала первенствующее значение, определяя величину экономического и военного потенциала соответствующих государств, их господствующее или подчиненное положение.
Ускоренное поступательное движение техники не могло совершаться без последовательно нараставшего использования результатов научных исследований. Простой практический опыт, бывший часто достаточным для решения технических задач в начале столетия, постепенно дополнялся теоретическим осмысливанием производственных процессов и точным инженерным расчетом.
Математика все шире проникала в прикладные науки; новые открытия в различных областях естествознания все более ощутимо воздействовали на развитие ведущих отраслей промышленности.
Так, результаты изучения природы электричества явились теоретической основой электротехники, сделав возможным применение электроэнергии в системах связи, в приводных устройствах рабочих машин и во многих технологических процессах металлургических, машиностроительных и химических предприятий (плавка, рафинирование и сварка металлов, изготовление металлопокрытий, промышленное получение водорода, хлора и пр.).
Достижения органической и неорганической химии определили возникновение и расширение заводского производства искусственного волокна, синтетического жидкого топлива, пластических масс и т. п. Успехи механики способствовали коренным улучшениям в практике конструирования машинного оборудования и инженерных сооружений, совершенствованию баллистики и авиации.
В тесной связи с развитием техники совершало в этот период громадный качественный скачок и естествознание. Появились новые средства выполнения экспериментальных исследований, возникали и решались новые сложнейшие теоретические проблемы, шла последовательная дифференциация отдельных областей научных знаний на все более узкие специальные отрасли, и одновременно происходила своеобразная интеграция, при которой обособленно развивавшиеся науки связывались между собой пограничными дисциплинами (физическая химия — на границе физики и химии, биохимия — на стыке химии и биологии, астрофизика, геохимия).
Усилился контакт между учеными различных стран, позволивший принимать согласованные решения. Образовались постоянно действующие организации — международное бюро весов и мер (1875 г. ), международная геодезическая ассоциация (1896 г.
), международная ассоциация академий (1900 г. ); в 1912 г. в Париже было учреждено международное бюро времени.
В огромном комплексе исследовательских работ этого периода определились три основные направления: исследование строения веществ, изучение проблемы энергии и создание новой физической картины мира.
Во многом подготовленные работами предшествующего периода и побуждаемые требованиями материального производства научные исследования в каждом из этих направлений привели к крупнейшим открытиям (обнаружение явлений радиоактивности, выявление сложной структуры атома, превращаемости химических элементов и др.), которые не укладывались в рамки господствовавших тогда механистических представлений о материи.
Коренной ломке прежних представлений сопутствовало становление новых принципов, составивших основу современных воззрений в ведущих областях естественных наук.
Однако ни техника, ни естествознание не развивались беспрепятственно и равномерно. Получение максимальных прибылей было в условиях монополистического капитализма главнейшим критерием для отбора и производственного применения изобретений и технических усовершенствований.
Последовательное сосредоточение исследовательской и изобретательской деятельности в лабораториях, институтах и проектно-конструкторских бюро, финансируемых промышленными объединениями, ставило под контроль этих объединений огромную армию исследователей, изобретателей и конструкторов, определяло всю направленность и последующее использование их работ.
Многие широкие общетехнические и народнохозяйственные мероприятия, вполне доступные для решения благодаря огромным успехам технической мысли, тормозились или даже срывались этими монополистическими объединениями. Любая временная стабилизация монопольных цен и глубокие кризисы перепроизводства отрицательно сказывались на техническом прогрессе, тормозя его и усиливая неравномерность и односторонность его развития.
Вне сферы совершенствования техники намеренно оставлялись колониальные и зависимые страны. Разрыв между быстрым прогрессом Европы и Соединенных Штатов Америки и огромной технической отсталостью эксплуатируемых стран Азии и Африки становился все более разительным.
Развитие естествознания сдерживали механистические и метафизические концепции, распространенные среди многих ученых того времени и оказавшиеся несостоятельными для истолкования и обобщения революционизирующих открытий конца XIX—начала XX в. Прогрессу естественно-научных знаний были противопоставлены ложные, идеалистические философские выводы об относительности человеческого знания, об «исчезновении» материи и т. п.
Одной из крупнейших технических проблем, решенных в рассматриваемый период, было получение и использование электроэнергии — новой энергетической основы промышленности и транспорта. Первой предпосылкой для этого явилось изобретение динамомашины (3. Т.
Грамм в 1870 г. , Ф. Хефнер-Альтенек в 1873 г.
и др. )и установление возможности ее использования не только как генератора электроэнергии, но и и как двигателя, превращающего электрическую энергию в механическую. Другую крайне важную предпосылку составило осуществление передачи электроэнергии по проводам на значительные расстояния.
Успешное решение этой задачи к началу 90-х годов (работы М. Депре, Д. А.
Лачинова и особенно работы М. О. Доливо-Добровольского в области практического использования наиболее экономичной и технически эффективной системы трехфазного переменного тока) позволило сосредоточить производство электроэнергии на особых предприятиях — электростанциях.
Промышленные предприятия избавлялись, таким образом, от необходимости сооружения собственных энергетических станций. Оказалось возможным получать электроэнергию извне и направлять ее к рабочим машинам, снабженным электроприводом, вначале общим для всего машинного комплекса (от одного электродвигателя посредством трансмиссионных установок), позднее — групповым (с несколькими двигателями, обслуживающими соответственно небольшие группы машин) и, наконец, индивидуальным (с отдельными двигателями для каждой рабочей машины).
С введением электродвигателей увеличились рабочие скорости станков, повысилась производительность и открылись широкие перспективы последующей автоматизации промышленного оборудования.
Одной из крупнейших проблем, решенных в рассматриваемый нами период, было получение и использование электроэнергии — новой энергетической основы промышленности и транспорта. Переход к массовому, непрерывному и автоматизированному производству требовал перевода системы машин на новый двигатель. Им стал электропривод, (электромотор), обеспеченный соответствующей передачей электроэнергии от генератора. Предпосылкой для решения этой технической проблемы стало изобретение итальянским физиком А. Пачинотти (1841 —1912) в I 1860 г. и независимо от него бельгийским мастером 3. Т. Граммом t (1826—1901) в 1869—1870 гг. динамо-машины, т. е. самовозбуждающегося генератора постоянного тока. Именно благодаря конструкции, предложенной Граммом, изобретение получило распространение на практике. Первые электрогенераторы были машинами небольшой мощности и разнообразной конструкции (генераторы Ф. Хельнера — Альтене-ка—1873 г., Т. А. Эдисона—1878 г. и др.). Коэффициент полезного действия (КПД) этих машин был невелик. В начале 70-х гг. принцип обратимости электрических машин был уже хорошо известен. Эти машины могли использоваться и в качестве генератора, и в качестве двигателя. В 70—80-х гг. генераторы постоянного тока были настолько усовершенствованы, что, по сути дела, приобрели основные черты современных машин. Другой предпосылкой стало осуществление передачи электроэнергии по проводам на значительные расстояния. Первую передачу электроэнергии на расстояние 1 км демонстрировал француз И. Фонтен в 1873 г. Однако практического применения этот опыт не получил. Более того, сам Фонтен считал, что подобная передача энергии возможна только для незначительных мощностей и на небольшое расстояние. Теоретические обоснования и основы расчета электропередач были сделаны в 1880 г. в работах Д. А. Лачинова (1842—1902) и французского ученого М. Депрё (1843—1918). Лачинов и Депре независимо друг от друга пришли к выводу о возможности и экономической целесообразности передачи электроэнергии на большие расстояния при условии повышения напряжения. В 1882 г. Депре осуществил передачу электроэнергии по проводам на расстояние 57 км между Мюнхеном и Мисбахом. Получив финансовую поддержку банкира Ротшильда, Депре построил несколько линий электропередачи во Франции. Дальнейшее развитие передачи электрической энергии на расстояние связано с именем М. О. Доливо-Добровольского, который в 1888 г. изобрел систему трехфазного переменного тока. В 1891 г. Доливо-Добровольский вместе с инженером Броуном организовал передачу электроэнергии на расстояние 170 км от Лауфена-на-Некаре до Электротехнической выставки во Франкфурте-на-Майне. Это событие можно считать началом зарождения использования трехфазного тока, вызвавшего переворот в промышленности, транспорте и быту. В 1892 г. электропередача трехфазного тока была осуществлена в Швейцарии и Германии, а в 1893—в США. Первая промышленная установка трехфазного тока в России была построена в 1893 г. для Новороссийского элеватора. Внедрение трехфазной передачи электроэнергии встретило сопротивление в США — Эдисона, в Англии — Свинберна, в Австро-Венгрии— Дери, в Швейцарии — Броуна, специализировавшихся на выпуске машин и аппаратов постоянного, однофазного или двухфазного переменного токов. Любопытно отметить, что намеченный Доливо-Добровольским в 1899 г. обобщающий доклад о преимуществах электропередачи трехфазного тока был запрещен правлением крупнейшего треста германской электротехнической промышленности «АЭГ», как задевающий интересы этой фирмы. Решение вопроса об электропередаче на значительные расстояния на основе практического использования системы трехфазного переменного тока позволило сконцентрировать производство электроэнергии на особых предприятиях — электростанциях, где в качестве первичных генераторов служили тепловые или водяные двигатели. Следует заметить, что сооружение первых электрических станций относится к концу 70— началу 80-х гг. Эти электростанции (блок-станции, как их тогда называли), производившие постоянный ток, могли обеспечить ограниченное число потребителей, осветить небольшие районы города (см. подробнее в гл. 5). Именно в этом крылся недостаток использования постоянного тока. В 80-х гг. начали строить электрические станции переменного тока, которые позволили расширить область применения электроэнергии. В 1884 г. в Англии была пущена первая электростанция переменного тока. В 1889 г. вблизи Портленда (США) была построена крупная гидростанция однофазного переменного тока мощностью 720 кВт. В конце 90-х гг. для снабжения электроэнергией промышленных районов и городов развернулось широкое сооружение районных электростанций, строившихся вблизи источников сырья или у рек. Перейти на страницу:
23
Источники:
