Техника XX века. Машиностроение

Все модели Philips - Philips X550. Philips CD2452 Silver. .

Мы обрисовали сейчас прогресс и взаимосвязи физических наук в первой половине XX века. Остается проследить влияние этих достижений на общую технику и промышленность данного периода. Трудность здесь заключается не в том, как это имело место в предшествовавшие столетия, чтобы проследить связи между наукой и промышленностью, но в том, чтобы суметь разобрать их в отдельности, хотя бы с целью описания. Примером этому уже явилась потребность в описании радиопромышленности как неотъемлемой части прогресса физики. Ясно, что влияние науки на промышленность является сейчас и более быстрым и более далеко идущим, чем когда-либо прежде, и несомненно, что наука периода второй мировой войны и последовавших за пей лет быстро становится неотъемлемой и нераздельной частью промышленности. С самого начала века можно было справедливо утверждать в отношении некоторых отраслей промышленности, таких, как химическая и электропромышленность, что паука могла сейчас больше дать промышленности, чем научиться у нее. К середине столетия этот уровень был достигнут даже в наиболее традиционных отраслях промышленности, таких, как сельскохозяйственная и строительная.

Развитие промышленности в XX веке, хотя оно и является непосредственным продолжением ее развития в XIX веке, шло настолько быстро и далеко, что превратило весь процесс производства в нечто по существу совершенно новое. Основным в первой половине столетия явилось здесь превращение производственных методов из таких, при которых машины были только помощниками ремесленника в его мастерстве, в массовые методы производства; а это в свою очередь должно, по видимому, уступить во второй половине века место автоматически регулируемому производству, где новые механизмы, в своем большинстве электронные, займут место неквалифицированного обслуживающего персонала нынешних полуавтоматических машин. Этому изменению в методах производства отдельных товаров сопутствует значительно большая степень взаимопереплетения различных отраслей промышленности и превращение традиционных и кустарных промыслов, таких, как сельское хозяйство и строительство, в механизированные отрасли промышленности. В следующих отделах будет дан обзор основных событий в механической и химической промышленности и той роли, какую играла в них наука В отношении электрической промышленности это уже в основном было сделано при рассмотрении достижений физики, с которой она нераздельно связана.

Массовое производство

Массовое производство является, по существу, скорее организационным, чем техническим новшеством. Его элементы, взаимозаменимые детали и сборка существовали с конца XVIII века. Весьма характерно, что именно орудийный завод Эли Уитнея первым показал в период американской воины за независимость возможность производства сложного оружия не путем обработки различных деталей, так, чтобы они в точности соответствовали друг другу, а посредством сборки любого комплекта таких деталей, сделанных достаточно похожими одна на другую, чтобы позволить такую сборку ⁶-^{43: ti}-⁵⁶. Способы осуществления ряда операций, быстро следующих одна за другой, были также практически выработаны около 1870 года в бойнях Цинциннати путем использования воздушной линии сборки. Объединение этих двух методов произошло, однако, только в первом десятилетии XX века, поскольку только к тому времени оказалось возможным, и притом только в Америке, найти соответствующий рынок сбыта для большого количества сложных машин при условии, что они могут быть сделаны дешево. В то же время это решающее достижение должно было повлечь за собой нехватку квалифицированной и избыток неквалифицированной рабочей силы и требовало минимальных капиталовложений со стороны старой и в высшей степени насыщенной капиталами промышленности вроде английской. Такое сочетание условий могло быть найдено только в Соединенных Штатах в начале столетия, когда фермерские земли были полностью заняты, но нуждались в машинах и транспорте, а из Европы шли потоки миллионов новых иммигрантов.

Двигатель внутреннего сгорания и автомобиль

Машиной, которой больше чем какой-либо иной суждено было преобразовать как промышленность, так и условия жизни в XX веке, явился двигатель внутреннего сгорания. И все же его изобретение не связано непосредственно с паросиловой станцией. Это объясняется в значительной мере тем, что в середине XIX века пионеры энергетической и транспортной техники слишком хорошо преуспевали, по крайней мерена своей родине, в Англии. Монополия стационарных паровых машин для заводов, паровозов—для железных дорог и судовых двигателей—для пароходов задержала развитие в Англии других видов энергии, как электрической, так и внутреннего сгорания. В самом деле, мы могли бы иметь двигатель внутреннего сгорания чуть ли не на 30 лет раньше, если бы не умышленные ограничения на любой вид дорожного транспорта, продиктованные железными дорогами. Пресловутый билль «красного флага» был отменен только в 1896 году, и двигатели внутреннего сгорания развивались в таких странах, как Франция и Германия, где отсутствовал всякий опыт в области техники машиностроения, какой мог быть найден в Англии.

Двигатель внутреннего сгорания, хотя и более косвенно, чем первоначальная паровая машина, явился плодом применения науки, в данном случае термодинамики. Основная идея взрыва предварительно сжатой смеси воздуха и горючего газа для осуществления термодинамического эффекта принадлежала французскому инженеру де Роша (1815—1891), который выдвинул ее еще в 1862 году, однако от идеи до работоспособной машины был еще далекий путь и необходимо было разработать еще много существенных деталей—методы зажигания, функционирования клапанов,—которые не требовались в паровых машинах. Пионеры-практики Ленуар (1822—1900) и Отто (1832—1891), изобретшие все еще почти универсальный четырехтактный цикл, и Дизель (1858—1913), дополнивший его компрессорным зажиганием, сумели создать мощные двигатели, однако применение их ограничивалось на протяжении XIX века сравнительно небольшим числом стационарных газовых и нефтяных двигателей. Темпы использования их для дорожных локомотивов или автомобилей росли в последние десятилетия века медленно, и даже тогда эти двигатели производились главным образом как предмет роскоши или для спортивных целей. Генри Форд (1863—1947) начал как конструктор-любитель в мастерской на заднем дворе и быстро превратился в самого преуспевающего фабриканта нового автомобиля, потому что оп понимал, что то, что было действительно нужно,—это дешевый автомобиль в огромных количествах. Осуществление этой идеи потребовало в некоторой степени массовости производства и в то же самое время дало мощный толчок его дальнейшему развитию. Начиная с этого момента все классические методы машиностроения должны были подвергнуться перестройке с тем, чтобы оно было способно производить идентичные детали в большом количестве, не требуя индивидуального внимания квалифицированного мастера к каждой отдельной детали.

Моторостроение

С той минуты как в обращении появился дешевый автомобиль, огромный, до сих пор нереализованный латентный спрос на индивидуальный, семейный и грузовой транспорт породил целую новую отрасль промышленности. Это обстоятельство может послужить примером того, насколько плохо знает предприниматель-капиталист, где можно найти источник прибылей. Нельзя оценить подлинную потребность в каком-нибудь новом продукте, если в обращении нет достаточного количества его прототипов. Однако, чтобы удовлетворить эту потребность, необходимо вложить в производство известный капитал, а трудность при капитализме всегда состояла в финансировании предприятия на столь ранней его стадии. В результате этого большой разрыв во времени между изобретением чего-то нового и его внедрением в жизнь обусловлен главным образом финансовыми соображениями.

Стоило только доказать прибыльность производства моторов, как капиталы начали притекать в него достаточно свободно. Выросла новая отрасль промышленности, которая через несколько лет должна была перегнать более старые отрасли машиностроения и в значительной мере поглотить их. С момента своего успеха в широких народных массах автомобильная промышленность стала высококонцентрированной, ибо удовлетворить спрос рынка могли только самые крупные концерны. Наряду с новыми химическими и электрическими комбинатами автомобильная промышленность заняла свое место в самом центре монополистического капитализма. Интересно, но не очень удивительно, что начало производства автомобилей в широких масштабах практически совпало с окончанием дальнейшего усовершенствования двигателя внутреннего сгорания, ибо, если не считать незначительных изменений в его конструкции, имевших чисто технический характер, он по прежнему остается тем, чем был в 1880 году. Что является радикально новым, так это не самый автомобиль, хотя внешность его и могла измениться, а массовые методы его производства, к чему мы вернемся позже. Дальнейшее техническое усовершенствование двигателя внутреннего сгорания и превращение его в турбину внутреннего сгорания должно было прийти с другой стороны—из авиации.

Авиация

Летать как птица было извечной мечтой человечества, как об этом свидетельствуют широко распространенные легенды о летающих людях или летающих машинах, а также издревле делавшиеся во всех странах мира попытки подражать птицам. Мечта эта особенно привлекала ученых,—таких непохожих друг па друга фигур, как Леонардо да Винчи, Джон Да-миан (ок. 1500), алхимик Иаков IV Шотландский, математик Кейли (1821—1895) и физил-экспериментатор Ленгли (1834—1906). Мы знаем, что никому из них не удалось добиться успеха, по крайней мере в осуществлении длительного полета, из-за отсутствия легкого двигателя, хотя они и могли конструировать и заставлять летать любые планеры, как это может сделать любой человек сегодня. Фактически, хотя ученые указали путь к этой цели и хотя Ленгли сконструировал большую, приводимую в действие паром модель, которая смогла пролететь около полумили, не ученым было суждено сделать окончательные, увенчавшиеся успехом усилия. Проблемы полета столь сложны, что не могли быть разрешены наукой прошлого века; и поистине много важных вопросов все еще выходят за пределы возможностей современной науки.

Осуществление полетов в нынешней практике должно было явиться скорее техническим, чем научным достижением и похоже на преобразование пироги в судно. Однако между двумя этими процессами имеется следующее важное различие: в то время как для первого из них потребовалось примерно 2000 или 3000 лет и происходил он почти совершенно незаметно, второй был успешно осуществлен меньше чем за 20 лет и явился результатом буквально одного решающего скачка. Это различие обусловлено более динамичными техническими и общественными условиями и темпами XX века. Прежде попытки осуществить полет имели, и должны были иметь, чисто любительский характер. Только энтузиасты могли пойти на риск верных финансовых потерь и серьезной опасности для жизни и здоровья, сопряженных с ранними летательными экспериментами. Лилиенталь, величайший и наиболее научно подготовленный из пионеров, разбился в 1896 году со своим планером. Однако имелось достаточно любителей и приобретенный ими опыт передавался от одного к другому, пока не был достигнут окончательный успех.

В осуществлении длительного полета все зависело от наличия достаточно легкого двигателя, а такой источник энергии мог быть получен только в XX веке в результате усовершенствования двигателя внутреннего сгорания. Братья Райт, механики-велосипедисты по профессии и аэронавты по призванию, смонтировали ими самими сделанный двигатель на самолет и работали над его усовершенствованием до тех пор, пока он в первый раз не полетел в 1903 году. Труден только первый шаг. Стоило Орвилю Райту поднять свой аэроплан в воздух и заставить его пролететь несколько футов, как будущее авиации было обеспечено. Неважно, сколько несчастных случаев, финансовых убытков было с этим сопряжено,—люди знали теперь, что могут летать. Прогресс во всех направлениях, хотя в течение десятилетия он все еще носил любительский характер, шел быстрыми темпами уже просто потому, что сейчас новая промышленность моторостроения обладала достаточными капиталами и техническими возможностями, которые могли быть немедленно направлены на любое радикально новое начинание. Непосредственная выгодность авиации не была очевидной, однако рекламная ее ценность была колоссальной и могла быть использована новой дешевой прессой. К сожалению, очень скоро возник головокружительный спрос на новые летательные машины. И не прошло и одиннадцати лет со времени первого полета, как первый аэроплан уже принял участие в боевых действиях. С этого момента потребности войны должны были служить постоянным побудительным стимулом для развития авиации, стимулом, который является в этой области абсолютно господствующим.

Аэродинамика

В основном именно в связи со своим эмпирическим происхождением аэроплан должен был в первые десятилетия своего существования больше давать науке, чем извлекать из нее. Это обстоятельство послужило причиной для начала серьезного изучения аэродинамики, что должно было получить широкий отклик в машиностроении и даже в метеорологии и астрофизике. Усилия, относящиеся к более раннему периоду, такие, как работа Магнуса (1802—1870), сосредоточивались на полете снарядов. Изучение обтекаемого движения и турбулентности, предпринятое в связи с работой над первыми аэропланами, нашло себе непосредственное применение в конструкции судов и во всех проблемах, связанных с воздушным течением, начиная с доменных печей и кончая вентиляцией жилищ.

Сравнение развития аэроплана в XX веке с развитием паровоза в XIX веке показывает колоссальную роль экономических и политических условий эпохи империализма. Даже сегодня паровозостроение представляет собой в экономическом отношении гораздо более выгодное дело, чем самолетостроение. Но паровоз был создан в период глубокого мира и по соображениям чисто коммерческим и связанным с получением прибылей. Он потребовал крупных капиталовложений, однако можно было твердо рассчитывать на то, что он себя окупит. Аэроплан, однако, почти с самого начала рос под крылышком государства, ни на минуту не упускавшего из виду его военного значения. Строительство самолетов все еще не может себя окупить, и их эксплуатация осуществляется только с помощью прямых или скрытых субсидий. Удобства и незначительные преимущества, обеспечиваемые аэропланом, как, например, оказание врачебной помощи в отдаленных местах или борьба с таким бичом, как саранча, являются абсолютно тривиальными по сравнению с его эффективностью в распространении разрушений. Даже до изобретения атомной бомбы его вездесущность и сознание, что «бомбардировщик всегда прорвется», сеяли во всем мире чувство страха и разбивали надежды на возможность какой-либо окончательной безопасности.

Реактивные самолеты и ракеты

Эволюция аэроплана с пропеллерным двигателем шла по прямой линии от биплана Райтов до летающей «сверхкрепости»; однако требование все больших скоростей для военных целей пробило, наконец, типичный консерватизм конструкторов и породило газовую турбину, обусловившую возможность создания реактивного самолета. Весьма характерно, что неизбежность этого события была понята как в Англии, так и в Германии еще за много лет до его появления, и тем не менее пионеры этого дела получали весьма мало поощрения, и даже во второй мировой войне самолет этот появился слишком поздно, чтобы иметь какую-либо ценность в военном отношении.

Из тех же потребностей войны возник и самый старый из снарядов с огневым двигателем—ракета. К настоящему времени различие между самолетом и ракетой постепенно стирается и, по видимому, исчезнет совсем, как только удастся заставить атомную энергию служить в качестве движущей силы. Реактивный самолет и ракета эксплуатируются только в верхних слоях атмосферы; при этом ракета выгодна как транспортное средство только для межконтинентальных путешествий. Уже сейчас атмосфера перестала способствовать полету ракеты и превратилась в помеху. Перспектива длительных путешествий, которая еще десять лет тому назад казалась бесконечно далекой, сейчас, несомненно, находится в пределах технических возможностей, хотя в нынешнем состоянии мира она разрабатывается для целей новых всемирных разрушений.

Тенденция в технике. Скорость

Направление в конструировании самолетов представляет собой пример общей тенденции, проявляющейся во всей современной технике, ко все большим и большим скоростям. Скорость содержит в себе как преимущества, так и компенсирующие их недостатки. Двигатели с высокой скоростью имеют то преимущество, что они концентрируют большее количество энергии в меньшем пространстве и что, действуя быстрее, они в каждый данный отрезок времени осуществляют больше работы или перевозят больше грузов. На первый взгляд они кажутся экономичными—большие балансирные машины XV111 века обеспечивали жалкую мощность в 4—10 лошадиных сил; в одном из их цилиндров можно было бы сейчас поместить мотор в тысячу лошадиных сил. Однако контраст этот несколько обманчив; то, что выигрывается в компактности, теряется в высокой стоимости эксплуатации и технического обслуживания. Мы уже не требуем больше, чтобы машина непрерывно работала в течение ста лет, как это фактически было со старыми балансирными машинами. Поскольку более высокие скорости требуют значительно большего совершенства как в отношении материалов, так и производства, их подлинная стоимость растет вместе со скоростью. Эти недостатки исчезают там, где скорость и компактность составляют все, а стоимость ничто, то есть на войне. Даже для использования в мирное время скорость может оказаться экономичной там, где она связана с более высокими рабочими температурами, дающими больший термический коэффициент. В аналогичном случае с электричеством более высокие вольтажи порождают проблемы изоляции, однако вызывают меньшие потери тока, а отсюда дают возможность передачи энергии на большие расстояния.

Расходы на науку и экономия капитала

Погоня за скоростью, несомненно, стимулировала развитие науки и техники поскольку чем больше скорость, тем больше потребность понять связанные с нею процессы и материалы и повысить уровень спецификации и мастерства. Скорость является только одним из факторов, обусловливающих развитие машиностроительной промышленности в этом направлении. Экономические условия повсюду требуют достижения более низких производственных расходов: Вещи должны делаться не только лучше, но также и быстрее и с помощью меньшего числа людей. Высокие заработки, обеспечиваемые неустанным нажимом профсоюзов, вызывают стремление к экономии рабочей силы. Все это поощряет использование изобретательности и науки. И той и другой обеспечено широкое поле деятельности.

Производственные процессы как таковые имели в прошлом весьма мало отношения к науке. Они выросли путем постоянных и почти незаметных изменений из мастерской раннего металлического века, обслуживавшейся хозяином с помощью одного подмастерья. И до начала XX века никаких серьезных попыток к рациональному и научному их изучению так и не предпринималось. Такая попытка подразумевает среди прочих вещей также и новые взаимоотношения между техникой и наукой. В одном отношении все это представляет собой возвращение к положению, существовавшему до начала промышленной революции. В XIX веке вместе с быстрым ростом производства машин рос и разрыв между относительно небольшим числом исследователей нового—ученых и множеством тех, кто реализует и использует эти научные открытия,—инженеров. Сейчас мы начинаем понимать, что нельзя иметь хороших инженеров, которые не были бы одновременно учеными, то есть не были бы в большей степени способны применять методы науки для анализа и выяснения того, что они делают и должны делать, чем пользоваться накопленным опытом, здравым смыслом и взятыми из учебников формулами.

Однако прежде чем инженер сможет стать ученым, ученый должен научиться быть инженером. До сих пор слабым местом в этом отношении было то, что ученый в своем стремлении найти решение, приемлемое как с точки зрения математики, так и данных эксперимента, умышленно пренебрегал большинством тех переменных, с которыми не может не сталкиваться в своей работе инженер, а именно—практическими ограничениями времени и пространства, а также качеством имеющихся в его распоряжении материалов, и, что, быть может, еще важнее—поскольку они лежат далеко за пределами кругозора чистой науки,— экономическими вопросами стоимости и политическими проблемами управления и собственности. Между тем тот факт, что все эти вопросы также должны приниматься во внимание во всякой реальной проблеме, не делает эту проблему менее научной. Оп только подчеркивает, что наука до сих пор по-настоящему не принялась за выполнение своей задачи. Ввести факторы стоимости в качестве переменных величин как в самый производственный процесс, так и в способы изменения этого процесса и притом на количественной основе с целью добиться величайшей производительности—вещь вполне осуществимая. Такие расчеты действительно вполне успешно производились в капиталистических странах во время войны, когда вопрос этот мог рассматриваться как вопрос определения того, каким образом можно добиться максимума эффективной производительности с затратой минимума рабочей силы и материальных ресурсов. Проблемы организации промышленности, являющиеся по своей сущности политическими и социальными проблемами, хотя и находятся еще в пределах сферы науки, имеют, однако, более широкий объем, чем естественные науки, и будут рассмотрены в соответствующем разделе общественных наук.

Социальные последствия массового производства

Экономические и социальные последствия развития методов массового производства сказались главным образом на транспорте и в легкой промышленности. Стоило появиться в обращении большому количеству перевозочных средств с моторным двигателем, в особенности автомашин и легких грузовиков, как процесс, начавшийся в век железных дорог, был закончен, и сельские местности, как и города, стали доступными для товаров и пассажиров. Это имело непосредственное экономическое влияние на рынок, однако еще более серьезно отразилось на продвижении городов в сельскую местность и превращении большинства промышленных районов в огромные пригороды. В то же самое время применение выпускаемых в массовом количестве сельскохозяйственных машин, особенно тракторов и комбайнов, резко сократило потребность в большом числе женских и детских рабочих рук в деревне. Это помогло сломить местный партикуляризм и по необходимости оказало нивелирующее влияние—с течением времени все усиливающееся—не только местного характера, но и во взаимоотношениях между отдельными странами и даже континентами. Такое положение не обязательно ведет к усилению международных связей, однако имеет тенденцию превращать национальные проблемы в классовые. Пробуждение Азии и Африки облегчается внедрением автобуса и велосипеда.

Как только методы массового производства прочно заняли свое место в моторостроительной промышленности, они начали распространяться и на другие отрасли промышленности, в частности на новую электропромышленность. Они ускорили также и процесс превращения менее крупных текстильной и пищевой отраслей, прежде носивших кустарный характер, в промышленность крупного масштаба, обеспечивающую рынок стандартизованными и расфасованными потребительскими товарами. Уже одна концентрация этих процессов на фабриках сама по себе породила научные проблемы контроля за качеством и приспособления методов мелкого производства для целей крупной промышленности. Так начинают действовать новые области научного исследования, занимавшегося такими свойствами материалов, как пластичность и реология, или наука о текучести веществ, подобных дегтю и бетону, а также регулированием отдельных процессов. Новые науки в свою очередь содействовали рационализации технических методов, лежащих далеко за Пределами тех областей, которые их породили. К середине века все традиционные отрасли промышленности, даже в их последнем оплоте, на домашней кухне, приобрели, по крайней мере, оттенок научности.

Строительство. Бетон и стандартные дома

По сравнению с развитием массового производства наблюдающийся в XX веке постоянный прогресс в области строительства, обусловленный все более рациональным применением стали и бетона, был разве что только менее эффектным. Само по себе применение стали имеет менее революционный характер; небоскреб с его стальными каркасами является всего-навсего средневековым зданием, только более крупных размеров, и, во всяком случае, представляет собой фантастическую растрату стали. Значительно большее значение имело введение железобетона, впервые примененного Монье еще в 1868 году, однако полностью занявшего подобающее ему положение только в 20-х годах XX века. Здесь налицо стремление найти рациональное сочетание массивности и прочности бетона на сжатие с прочностью стали на разрыв. Следующим логическим шагом, сделанным Фрейсинне в 1928 году, было подвергнуть сталь растяжению и таким образом получить напряженно армированный бетон, материал, едва ли уступающий стали по легкости и упругости. Применение железобетона колоссально увеличило размеры воздвигаемых человеком сооружений по отношению к естественным, о чем свидетельствуют построенные им здания, дороги и плотины. В сочетании с тяжелыми шатающими экскаваторами и землесосными снарядами он действительно сделал человека способным изменять во все возрастающих масштабах неблагоприятные географические условия, менять русла рек и прорезать горы. В то же самое время совершается давно запоздавшая революция в исконных традициях строительства, где вместо кирпичной кладки и ручной отделки на месте все большее количество деталей заготавливается заранее и само строительство становится по существу механизированным процессом сборки. Такие успехи развивались медленно и все еще наталкивались на огромное сопротивление, однако под давлением потребности в удобных и дешевых жилищах они все же в конце концов одерживают победу. Проблема эта, однако, выходит за рамки чисто технической. Дома составляют неотъемлемую часть всего уклада жизни человечества, и задача примирения традиции и продуктивности потребует напряжения всех способностей архитекторов и инженеров.

магазин горшечных растений .