Технологическое развитие в XIX веке

Пароходы, речной и морской транспорт. Применение энергии пара преобразовало весь морской и речной транспорт. Впервые попытка использования силы пара на воде была предпринята во Франции на р. Сене, в 1775 г., а несколько экспериментальных пароходов было построено В. Саймингтоном в начале XIX в. Один из них («Шарлотта Дандес») короткое время даже использовался в Шотландии для буксировки барж. Тем не менее впервые добился практического и коммерческого успеха в применении силы пара на корабле американец Р. Фултон. Его гребной пароход «Северный речной пароход», также известный как «Клермонт», совершил первое ночное плавание между Нью-Йорком и Олбани в 1807 г. Коммерческий успех «Клермонта» был очевиден — благодаря своей умопомрачительной для той эпохи скорости (около 9 км/ч) он мог перевозить большее количество грузов и пассажиров за короткое время.

Через несколько лет к пароходной гонке подключилась Шотландия — пароходная компания «Глазго-билд» установила двигатель, подобный двигателю «Клермонта», на весельный пароход «Комет», который с 1812 г. стал совершать регулярные рейсы по реке Клайд между Глазго и Гриноком. Первые удачные пароходы неслучайно использовались только на реках и на довольно коротких маршрутах — их паровые машины были еще несовершенны и потребляли большое количество топлива, которое невозможно было хранить на корабле, а кроме того, первые пароходы в большинстве своем были весельными (весла соединялись с машиной и двигались в такт с ней), что не позволяло им выходить на большую воду морей и океанов.

Все сложности, связанные с использованием пароходов в открытом море, выявились в ходе первой же попытки такого использования. Пароход «Саванна» в 1819 г. предпринял рейс по маршруту Саванна — Ливерпуль — Стокгольм — Санкт-Петербург — Саванна. Сразу же встала проблема отсутствия достаточного количества топлива: большую часть пути пароход шел под парусами. Собственно, первый рейс стал и последним — «Саванна» перестала быть пароходом, так как паровая машина была демонтирована.

Впрочем, сама идея парового водного транспорта уже развивалась далее; важную роль здесь сыграл британский инженер И. К. Брюнель. Он стал проектировщиком трех самых знаменитых пароходов, каждый из которых внес свой вклад в микрореволюцию в этом виде техники. Пароход «Великий Запад», спущенный на воду в 1837 г., был специально построен для плавания в океане (Северной Атлантике)^[1]. При проектировании корабля Брюнель предположил, что его грузоподъемность равняется кубу размера судна (при том, что сопротивление воды корпусу равнялось квадрату его размера). Парадоксально, но, согласно расчетам Брюнеля, выгоднее было строить большие корабли, так как только они окупались при переходе через Атлантику, перевозя больше грузов с большей скоростью. Расчеты полностью оправдались.

Самым инновационным стал другой пароход Брюнеля — «Великобритания», спущенный на воду в 1843 г.¹ Это был пароход с первым в мире цельнометаллическим корпусом («Великий Запад» был деревянным) и с двойным дном, но самое главное — при движении использовались не колеса, а гребной винт, который позволял увеличить скорость корабля и держать курс более уверенно. «Великобритании» было суждено прожить очень непростую жизнь — аварии, выбросы на мель и проч. Но прочный корпус и удачная конструкция позволили этому кораблю прослужить 40 лет и стать образцом для других океанских паровых судов.

Но, как известно, развитие имеет свои пределы. Таким пределом для пароходов, построенных Брюнелем, стал «Великий Восток», спущенный на воду в 1858 г. Он сочетал в себе все черты предыдущих моделей — наряду с гребным винтом у него были и колеса, и паруса, а металлический корпус имел не только двойное дно, но и двойные борта^[2][3]. Длина судна составила 211 м, а водоизмещение (18 918 тонн) вплоть до 1901 г. было рекордным. Однако экономически этот гигант оказался невыгоден — рассчитанный на перевозку 4000 пассажиров, он в лучшие рейсы перевозил не более 2 500 человек. Дорого обходился и его ремонт. Свою карьеру «Великий Восток» завершил в 1888 г. в качестве угольного депо. В целом же этот корабль является символом эпохи позитивизма и торжества человеческого разума над силами природы (не случайно он стал местом действия романа Ж. Верна «Плавающий город»).

Эти и другие, менее известные, паровые суда показали возможности универсального парового двигателя Уатта, заложили основы новых принципов кораблестроения, дали много новых сведений в целом ряде научных дисциплин (сопротивления материалов, металлообработке и т. п.), и наконец, «уменьшили мир» в сознании обывателей — в середине XIX в. до Америки можно было добраться меньше чем за две недели.

Паровозы и железные дороги. Паровая машина Н. Кюньо позволяла перевозить относительно небольшие грузы, а ее эксплуатация была связана с определенным риском. Кроме того, французская экономика 2-й половины XVIII — начала XIX вв. не слишком нуждалась в подобного рода новинках: в ней все было подчинено распространению политического и военного влияния Франции на страны континента.

Иная ситуация сложилась в Британии — промышленные разработки угля и общий подъем добывающей и обрабатывающей промышленности в этой стране требовали создания новых систем транспорта, основанных на паровой тяге. Паровые транспортеры должны были преодолевать солидные расстояния, иметь большой запас хода, а их передвижение не должно было зависеть от рельефа местности. Машины типа повозки Кюньо нс годились для этой роли.

Одним из пионеров в области разработки паровозной техники Британии стал изобретатель Р. Тревитик. В 1801—1802 гг. он спроектировал и создал первые паровозы для угольной промышленности (для транспортировки угля). Венцом деятельности Тревитика стал паровоз «Пенидаррен» (1804), ставший первым запатентованным паровозом, к которому прицеплялись вагонетки.

Деятельность Тревитика показала, что развитие железнодорожного транспорта неизбежно связано с решением двух задач: созданием прочного и жесткого пути и созданием надежного практичного локомотива. Например, «Пенидаррен», как и предыдущие модели, должен был передвигаться по чугунным рельсам, однако под его весом рельсы ломались.

Эксперименты по разработке наиболее оптимальной схемы паровоза и путей продолжились в первой четверти XIX века на железной дороге Стоктона и Дарлингтона. После 1825 г. центром таких исследований стала железная дорога Ливерпуль — Манчестер, которая была открыта в 1830 г. Эта железная дорога была разработана и спланирована Дж. Стефенсоном. Его первый паровоз знаменитый «Рокет» выиграл соревнования, устроенные владельцами железной дороги в Рейнхилле, пригороде Ливерпуля, в 1829 г. Заметим, что Р. Тревитик к этому времени уже разорился, создав в 1808 г. технически удачный, но коммерчески не окупившийся паровоз Catch Me Who Сап («Поймай меня, если сможешь»).

Работы Дж. Стефенсона и открытие железнодорожного сообщения Ливерпуль — Манчестер ознаменовали начало эры железных дорог. Стефенсону удалось разработать простую, но эффективную схему паровоза: горизонтальные цилиндры устанавливаются под котлом с несколькими трубами и топкой сзади; тендер обеспечивает запасы воды и топлива. Эта конструкция, впервые апробированная на базе паровоза «Рокет», не менялась вплоть до заката эры паровозов.

В середине XIX в. железнодорожный путь подвергся существенным изменениям: чугунные рельсы, легко ломавшиеся под паровозами, были заменены рельсами из сварочного железа и из стати; а хорошо выровненный рельсовый путь с легкими уклонами обеспечил повсеместное внедрение нового вида транспорта.

Железнодорожный транспорт завоевал Европу и Северную Америку — расстояния сократились, обмен между регионами стал гораздо интенсивнее, что в свою очередь привело к бурному развитию экономики и росту городов.

Научно-техническое развитие Европы и США создавало новые формы научной коммуникации: происходил взаимный обмен стажерами и публикациями в области промышленного и технического развития, началось регулярное проведение международных промышленных выставок. Первая «Великая выставка промышленных работ всех народов» прошла в лондонском Гайд-Парке с 1 мая по 15 октября 1851 г.

В Российской империи развитие железнодорожного транспорта происходило абсолютно гак же, как и в Британии. Первая железная дорога в России соединила Царское Село с Петербургом в 1837 г.¹ С этого события ведется история общественных железных дорог в России. В эти же годы (1833—1834) на Урале создается первый российский паровоз. Его создателями были Ефим и Мирон Черепановы. Ефим (отец Мирона) служил главным механиком Нижнетагильских металлургических заводов и очень хорошо разбирался в эксплуатации и разработке паровых машин. Мирон Черепанов оказался способным учеником и пошел дальше отца — по возвращении из командировки в Британию он приступил к созданию паровоза^[4][5]. В 1851 г. железная дорога связала Петербург и Москву, а за три года до этого стала функционировать первая частная железная дорога Варшава — Вена, частично проходившая по территории Российской империи. Примечательно, что Петербургско-Московская железная дорога имела два пути, что позволяло осуществлять гораздо более интенсивное движение в отличие от однопутных дорог, а кроме того, на ней работали паровозы российской сборки^[6].

В традиционных паровых машинах и даже в современных паровых турбинах для того, чтобы нагреть воду, получить пар и привести машину в движение, топливо сжигается вне двигателя, в специальном отсеке (топке). К середине XIX в. параллельно с развитием паровых двигателей активизируются поиски новых источников энергии и света. Одним из них стала нефть. Известная еще с периода древних цивилизаций, она использовалась в основном в осветительных приборах и… при лечении заболеваний. В 1840-е гг. проблема освещения привела к увеличению интереса к нефти. Результатом стало открытие польским исследователем И. Лукасевичем способа получения керосина и изобретение керосиновой лампы (1853). В 1847 г. в Баку начинается добыча нефти. Впрочем, нефтяные колодцы для сбора этого полезного ископаемого на Апшеронском полуострове существовали еще как минимум в начале XIX в. В 1854 г. по инициативе И. Лукасевича начинается разработка нефтяного месторождения в Польше (которая тогда входила в состав Российской империи), а в 1859 г. начинается разработка нефтяных скважин в США. В США пионером добычи нефти стал бывший железнодорожный служащий Э. Дрейк, использовавший для поиска и добычи нефти длинномерный бур (эту технологию он позаимствовал у солепромышленников).

* * *.

Каждый период в истории, естественно, уникален, но XIX век вызывает особый интерес. Структура, взаимосвязь и взаимообусловленность процессов социального, научного и промышленно-технического развития явились началом европейской и затем мировой промышленной цивилизации. Лавинообразный рост технических изобретений привел к созданию нового уровня «второй природы», институализации технического знания и технического образования, «равноправности» их с аналогичными структурами естествознания.

XIX век принципиально отличается от предыдущего как, но характеру социальных процессов, по глубине содержательного развития науки, так и по масштабам распространения технических нововведений. Выделилась основная схема дисциплин в научном развитии: физика — химия — биология; в техническом: транспорт — связь — технологии машинного производства. Роль образования в период развития классической науки особенно велика. Во-первых, это была принципиально новая и социальная, и содержательная система, в своей основе она сохраняется и сегодня. Зрелость классической науки, ее самосознание интенсивно «онаучивали» гуманитарное знание, создавая «единый фронт науки».

• [1] Бугаенко Б. Л., Галь А. Ф. История судостроения. Ч. 2. Становление парового и металлического судостроения. Николаев: НУК, 2007. С. 12—13.
• [2] Бугаенко Б. А., Галь А. Ф. Указ. соч. С. 13—14.
• [3] Там же. С. 14—15.
• [4] История железнодорожного транспорта России и Советского Союза: в 2 т. Т. 1 /под ред. Е. Я. Красковского, М. М. Уздина. СПб.; М.: Иван Федоров, 1994. С. 38.
• [5] Виргинский В. С. Ефим Алексеевич и Мирон Ефимович Черепановы. М.: Наука, 1986.
• [6] История железнодорожного транспорта России и Советского Союза: в 2 т. Т. 1.С. 54−59.