Краткая история транспорта для детей. Конспект занятия в старшей группе «История транспорта. Историко-географическое развитие различных видов транспорта

ПРЕДИСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ

Добрый день, уважаемые читатели журнала «Методолог».

Представлять сегодняшнего гостя рубрики Кафедра Прогнозов нет большой необходимости.

Д.т.н., профессор и Мастер ТРИЗ Александр Тимофеевич Кынин, ТРИЗ - эксперт южно корейской компании Samsung SDI уже 6 лет является нашим автором.

Сегодня мы продолжаем публикацию по его проекту «Справочники по развитию технических систем» - выпуск 5.

Проект задуман как открытая справочная база данных, в которую собраны описания технических характеристик самых разных по предназначению Технических Систем в их эволюционном контексте. С точки зрения КП это абсолютно правильный и закономерный шаг в развитии ЗРТС как научной дисциплины.

Справочники по развитию технических систем –

я думаю, что можно смело включить в этот проект и недавнюю работу Александра Тимофеевича «Сегментация S- кривых» и рассматривать её как ЧАСТЬ 3

Сюда же следовало бы включить и «Справочник по «Умным Веществам», разработанный несколько лет назад автором и опубликованный в нашем журнале:

Будем его рассматривать как «часть 0»

Полный текст можно прочесть на страничке автора

Представляемый неделю тому назад материал описывал наблюдения, собранные автором в области развития водного транспорта.

КП относится с очень большим интересом к такого рода проектам и всячески их поддерживает. Напомню адрес нашей открытой базы примеров по ЗРТС: «вход во все коллекции» более 2000 примеров http://video.mail.ru/mail/zrts7/

Наша научная дисциплина – ЗРТС не может развиваться без собранных, проверенных и определённым образом интерпретированных фактов в развитии техники. Парадигма изучения патентных баз для выявления закономерностей давно уступила место изучению истории развития техники, рынков и бизнеса.

Как рынок отсеивает, отбирает инновации? Это можно понять только из материалов, которые составляют смысл проекта «Справочники по развитию техники».

КП будет искренне благодарна, если у Александра Тимофеевича найдутся последователи и помощники.

Приятного чтения,

С уважением,

Юрий Даниловский.

3. РОСТ И РАЗВИТИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

Кынин А.Т., Леняшин В.А., Фейгенсон Н.Б.

3.3 НАЗЕМНЫЙ ТРАНСПОРТ

Потребность перемещать какие-либо грузы с одного место на другое возникла у человека в незапамятные времена. В животном мире можно также видеть многочисленные примеры перемещения пищи для ее сохранения, или материалов для строительства гнезд.

В простейшем случае перемещение груза осуществлялось самим человеком, причем для его обеспечения реализовывались самые различные функции. Несомненно, что первым вариантом перемещения груза было его перетаскивание по земле. Такой способ прост, но требует больших усилий, связанных с преодолением трения скольжения. Другим вариантом перемещения груза является его переноска. Но переноска связана с необходимостью удерживать груз. При этом собственно функция «перемещать» осуществлялась ногами человека, которые обрабатывали землю. Однако функция «удерживать» реализовывалась его руками, которые обрабатывали собственно груз. То есть простейшее транспортное средство для того, чтобы выполнить свое предназначение, имело два инструмента и, соответственно, две Главные Полезные Функции (ГПФ). Такая двойственность природы транспортных средств отличает их от других Технических Систем (ТС).

3.3.1 Общая история развития наземного транспорта

Уже на самых ранних стадиях развития человек попытался уменьшить усилия, необходимые для перемещения груза. Одним из вариантов перемещения груза стала комбинация переноски и перетаскивания, когда человек тащил не непосредственно груз, а жерди, на которых этот груз лежал. К тому же гладкий предмет волочить легче. Так что первым техническим транспортным средством стала, скорее всего, волокуша. В этом случае груз распределялся между человеком и жердями. Возможно также, что в волокушу превратились носилки, у которых остался только один носильщик. Главными достоинствами волокуши были: отсутствие необходимости использования человеком рук для удержания груза, возможность использования человеком своего тела для движения груза и большая площадь полозьев по сравнению со ступнями.

Вариантом волокуши для передвижения по снегу и болоту стали сани. Сани состояли из плоских загнутых впереди кверху полозьев, в них вставлялся ряд вертикальных стояков, на которых крепилась платформа для груза. Существовали сани нескольких разновидностей, в частности, с одним полозом типа тобоггана (См. Рис. 1 ).

Рис. 1 . Реконструкция древних саней [ Авилова Л.И. Древнейшая история дорог и транспорта по данным археологии. http://www.rusarch.ru/avilova1.htm ].

Революция в развитии наземного транспорта связана с изобретением колеса. По данным археологии, вначале, в VI тыс. до н.э. в Месопотамии появился гончарный круг, а надежные свидетельства существования колесной повозки относятся к IV тыс. до н.э.

В окружающем мире человек в основном видит движение линейное. Одним из известных исключений является «перекати-поле». Поэтому идея колеса, соединяющего вращение обода с поступательным движением оси, была далеко не очевидной.

& Тренд: движение линейное – вращательное.

Кто-то догадался подложить под них бревна-катки: так быстрее. Если бревно обжечь, чтобы оно было в середине уже, чем по краям, тогда груз не соскользнет. Следующий шаг - профилирование: широкий край бревна становится все тоньше, пока не отделяется от середины. Так появилось первое колесо [http://revolution.allbest.ru/transport/00030169.html ]. Оси повозок были неподвижными. Колеса изготовляли из трех толстых досок, в центре была выступающая массивная ступица (См. Рис. 2А ). В дальнейшем конструкция колеса претерпела существенные изменения: появились обод и спицы (См. Рис. 2В ).

& Тренд: Дробление РО и выделением местного качества его составных частей.

Рис. 2 . Реконструкция древней телеги (А ) и колеса(В ) [Авилова Л.И. Древнейшая история дорог и транспорта по данным археологии. http://www.rusarch.ru/avilova1.htm ].

Следующим шагом стала замена человека в качестве Двигателя. Первоначально в качестве двигателей служили онагры, одомашненные в Передней Азии к IV тыс. до н.э., и быки и лишь во II тыс. до н.э. была приручена лошадь, ставшая затем основным тягловым животным. В Восточной Европы приблизительно в это же время были изобретены легкие деревянные сани-нарты с собачьей упряжкой.

Однако любое техническое усовершенствование имеет какие-либо негативные последствия. Так, использование животных для перемещения телег привело снижению их проходимости и потребовало создания инфраструктуры – то есть дорог.

Краткая хронология развития наземного транспорта представлена в Приложении 3.2 .

3.3.2 Появление и развитие дорожной сети

В действительности, пути сообщения существуют столько времени, сколько существует человечество. Но древнейшими транспортными артериями были реки, освоенные человеком в эпоху мезолита. И только позже, уже в неолите (VIII-V тыс. до н.э.) появились наземные пути, по которым происходил между племенами на расстояния порой до многих сотен километров обмен ценными видами сырья. Это были тропы, привязанные к естественному рельефу – речным долинам, горным проходам.

Строительство дорог начинается с возникновением государства. До нас дошла древнейшая дорога, обнаруженная в Египте, она проложена к месту возведения пирамиды фараона Сахуры (III тыс. до н.э.). Чуть позже (2500 В.С.) была построена первая мощеная дорога в Rakhigarhi (цивилизации долины Инда).

Высочайшим достижением в области транспортных систем древности стали римские дороги. Римское государство уделяло большое внимание строительству дорог, игравших важную военную и гражданскую роль в функционировании огромной империи. Наиболее древняя Аппиева дорога была сооружена в IV в. до н.э. [Авилова Л.И. Древнейшая история дорог и транспорта по данным археологии. http://www.rusarch.ru/avilova1.htm] .

Но постройка дорог с твердым покрытием несет в себе противоречие: для движения по дороге телеги не требуется сплошное покрытие дороги. В то же время сама прочность дорожного покрытия зачастую была избыточной для передвижения людей и лошадей, но явно недостаточной для поддержания колес тяжелых телег и фургонов. В результате в покрытии появлялись колеи, выбитые колесами. Кстати, такие колеи на грунтовых дорогах, в том числе на «знаменитых» российских большаках, несли и положительную функцию. Во-первых, позволяли «водителю кобылы» расслабиться («... а куды она из колеи денется...»), во вторых – уплотненные многочисленными колесами полосы грунта лучше выдерживали вес телеги.

Но наиболее остро вопрос о выборе между универсальностью дороги (дорожное полотно) и ее возможностями выдерживать большой вес была горная промышленность. И действительно, в 1541-м году появилось первое упоминание об использовании деревянных рельсов на шахтах.

& Принцип №3: Местное качество.

Именно на шахтах и были использованы первые паровозы.

3.3.3 Появление механического транспорта

Долгие века на дорогах Европы почти не происходило изменений. Разве что сами дороги стали заметно хуже, чем во времена Римской Империи. Все так же тянулись телеги, запряженные лошадьми...

В XVII~XVIII веках стали появляться какие-то заметные изменения в конструкции телег и карет. Появились рессоры, в каретах засверкали стеклянные окна и.т.д. Появились новшества и в организации движения. Так, известный ученый Блез Паскаль изобретает пассажирский автобус с лошадью, который имел регулярный маршрут, график и тариф. Естественно, что в упряжки стали запрягать как можно больше лошадей.

& Тренд: моно- би – поли.

Однако попытка увеличения перевозимого груза была ограничена количеством лошадей, которых можно было запрячь в карету без потери ее управляемости.

Естественно, что идея заменить лошадь механическим двигателем «носилась в воздухе». Первую повозку с паровым двигателем сделал французский артиллерист Николя-Жозеф Куньо. Он в 1769 г. продемонстрировал свой экспериментальный паровой артиллерийский трактор. Вслед за ним начались разнообразные эксперименты в этой области.

Самой передовой промышленной страной в это время была Англия. В 1784 Уильям Мердок построил рабочую модель паровой повозки в Редруфе, в 1801 Р. Тревитик построил первый паровоз для использования его в шахте, а через 2 года 10-местный пассажирский паровой экипаж. То есть британское паромобилестроение было на подъеме. В 1834 году паровой омнибус Мачерони и Сквайра показал рекордную для тех лет надежность 2740 километров без какого-либо ремонта.

Но тут вмешалась политика. Дело в том, что серьезной преградой развитию паромобилей стали лошади. При виде грохочущего экипажа они и становились неуправляемыми. На паровики ополчились и конные компании, и владельцы дорог (не каждая мостовая выдерживала паровой экипаж), в прессе муссировались страхи по поводу возможных взрывов котлов. В итоге, в 1865 году был принят так называемый Закон о красном флаге, по которому перед каждым самоходным экипажем не ближе 55 метров должен был идти человек, предупреждавший о возможной опасности. Скорости паровиков, естественно, упали... в городе нельзя было двигаться быстрее 3,2 км/ч, за городом 6,45 км/ч [http://www.autoreview.ru/archive/2005/07/steam_machines/ ].

Затем последовал еще один удар: извозопромышленники добились издания «Закона о дорожных локомотивах», который приравнивал скорость паровых дилижансов к конным 16 км/ч [http://bibliotekar.ru/auto2/3.htm] . Таким образом, главные преимущества паромобилей были практически уничтожены... В то же время, эти ограничения не коснулись паровозов, которые продолжили свое развитие.

3.3.4 Краткая история рельсового транспорта

Как уже было сказано, первые прототипы будущего паровоза появляются в начале XIX века. В то время еще плохо были изучены законы сцепления колес с рельсами, и люди думали, что колеса самодвижущейся повозки будут скользить по гладкой поверхности рельса, вращаясь на одном и том же месте. Поэтому человек стал работать над созданием таких приспособлений, которые могли бы помочь повозке передвигаться по гладким рельсам.

Появляется паровоз, с зубчатыми колесами ни при вращении зацеплялись за зубья рейки, уложенной вдоль пути. Но зубья оказались плохими помощниками - часто ломались, и поэтому от них пришлось отказаться.

Вслед за паровозом с зубчатыми колесами появляется паровоз с ногами, похожий на гигантского кузнечика. Но не суждено было этому необычному шагающему паровозу благополучно закончить свой путь. Спустя несколько минут, когда поезд уже преодолел два десятка метров, раздался взрыв - лопнул котел. За свои ноги этот паровоз получил название «шагающей машины».

Весной 1813 года один из владельцев Клингвортских копей лорд Лавенсворт получил письмо, в котором машинный мастер Стефенсон предлагал заменить лошадей «ходячими машинами». Стефенсон получил согласие и необходимые деньги. 25 июля 1815 года паровоз испытали. По словам очевидца, он мог «тащить помимо собственной тяжести, восемь груженых повозок, общим весом около тридцати тонн со скоростью четыре мили в час». В том же году Стефенсон создает второй паровоз, а в 1816 году третий. Он строит не только паровозы, но и дороги. 18 ноября 1822 года при огромном стечении зрителей была открыта Геттонская железная дорога длиной 12,8 километра, построенная по его проекту. Поэтому, в наши дни, изобретателем паровоза справедливо считают Стефенсона. Но сам Стефенсон в свое время был несколько другого мнения. «Паровоз, - сказал он, - изобретение не одного человека, а целого поколения инженеров-механиков». И он был прав...

Только усилиями многих талантливых изобретателей поставленная на колеса паровая машина приобрела дошедшие до наших дней формы паровоза, а примитивные рельсовые дороги копий и заводов превратились в пути сообщения массового пользования.

3.3.5 Развитие рельсового транспорта

Рассмотрим сначала более подробно железнодорожный транспорт (наземный рельсовый). На Рис. 3 представлено изменение скорости различных составов во времени.

Рис. 3 . Зависимость от времени скоростей различных составов: паровых (1), дизельных (2), газотурбинных (3), электрических многомоторных (4), электрических одномоторных (5), турбореактивных (6), турбореактивных (7), на воздушной подушке (8) и на магнитной подушке (9) по данным .

Для рельсового транспорта, в отличии, например, от авиации, не характерно «достижение рекорда ради рекорда». Возможно, что это связано с большими затратами на создание инфраструктуры.

Как уже было сказано, особенностью этого вида транспорта является обязательное использование колес для движения по рельсам. Это, с одной стороны, повышает возможности для перевозки больших грузов, с другой, ограничивает возможности движением только по подготовленным маршрутам. Еще одним отличием рельсового транспорта является перевозка больших грузов, для чего он и был изначально создан. В настоящее время к рельсовому транспорту можно условно причислить также поезда на воздушной и магнитной подушках. Однако сохранилось общее свойство – движение только по специально оборудованной трассе.

Построим таблицу параметров рельсового транспорта (См. Табл. 1 .).

Табл. 1. Параметры железнодорожного транспорта.

Система	Грузоподъемность	Скорость	Двигатель	Наличие собственного источника энергии
Тепловоз			Дизельный
Многомоторный электровоз			Электрический
Электрический локомотив			Электрический
Турбореактивный и ракетный			Реактивный
На воздушной подушке			Реактивный
На магнитной подушке			Электрический

Из таблицы видно, что сравнивать эти системы только по скорости не вполне корректно. Дело в том, что, как и для всех прочих транспортных систем, существует противоречие между быстротой доставки груза и его количеством. К сожалению, пока не удалось найти данных о росте грузоподъемности составов. Однако, скорость вполне можно использовать для их приблизительного сравнения.

Самой первой Технической Системой (ТС) такого рода был паровоз. Скорость этой ТС, появившейся в начале ХIХ века, росла до его середины, после чего остановилась на значении около 150 км/ч. Но в начале ХХ века паровоз, казалось бы, обрел второе рождение. Рекордная скорость превысила 200 км/ч, что обеспечивалось ростом эффективности двигателя. Однако, резервы паровой машины уже были исчерпаны... (См. Рис. 3 ).

На смену паровозу пришел тепловоз. Несмотря на разницу в конструкции, дизель также является тепловым двигателем. Произошло изменение типа двигателя, но это изменение в системе не кардинальное, поскольку «рабочий орган» - колесо, не изменился. Т.е. Действительно, кривая эволюции скорости тепловоза практически является продолжением скорости для паровоза.

Кроме того, на кривой тепловоза практически отсутствует начальный участок, соответствующий «молодости» системы (См. Рис. 3 ). Это также объяснимо, поскольку тепловоз использовал существующую инфраструктуру железной дороги и подвижной состав (вагоны) практически без изменения. На данный момент, ТС «тепловоз» скорее всего, вышла на предел своих возможностей. Дальнейшая ее «жизнь» будет определяться целесообразностью замены ее электровозами.

Были сделаны попытки заменить вид теплового двигателя. Но турбореактивные и ракетные двигатели хоть и были испытаны, но не получили дальнейшего развития. Вероятно, это объясняется тем, что такие системы должны перемещать с собой груз топлива. В то же время, расход топлива у них очень высок. В этом случае такие типы двигателей оказались неэффективны для перевозки больших грузов.

Поезда с электромоторами в каждом вагоне появились достаточно давно. Их появление полностью соответствует основным тенденциям развития и иллюстрирует смену принципа работы двигателя с теплового на электрический.

& Тренд: Поле: тепловое - электрическое.

Главным отличием этой системы явилось то, что Источник Энергии (ИЭ) был вынесен в надсистему. Это позволило отказаться от перевозки топлива (и соответствующих этому затрат).

Огромным преимуществом явилась возможность использования уже имеющегося рельсового пути. В то же время, в отличие от тепловоза, электрический состав требовала дополнения существующих путей системой электроснабжения. Задержка в росте их скорости до середины ХХ века (См. Рис. 3 ) была, скорее всего, обусловлена не только необходимостью изменения путей, но и паузой в развитии электромоторов. Именно такая схема используется на нынешнем рекордсмене – составе TGV [http://ru.wikipedia.org/wiki/TGV] . В 2007 г. этот французский скоростной поезд установил новый мировой рекорд скорости для традиционного рельсового транспорта, разогнавшись до отметки в 574,8 километра в час [http://www.drezina.ru/article/10029.html] . Созданные затем электровозы (локомотивы с электроприводом), требуют гораздо большей единичной мощности мотора. Видимо это остановило рост их скоростей.

Еще одной разновидностью рельсового транспорта является монорельс, особенностью которого является движение состава по единственному рельсу [http://ru.wikipedia.org/wiki/Монорельс] . Но практического значения этот транспорт пока не получил.

Как уже было отмечено, «рельсовым» транспорт на воздушной и магнитной подушках не вполне корректно. Однако, эти виды ТС явно продолжают линию развития «рельсового» транспорта. В таких системах колесо было заменено на поле.

& Тренд: Механическое - пневматическое – магнитное.

Поезда на воздушной подушке не получили заметного развития. Видимо, причиной явилось то же самое требование везти на себе груз топлива и низкая грузоподъемность.

Поезда на магнитной подвеске (подушке) являются, на данный момент, рекордсменами по скорости. Японский поезд MLX01 побил рекорд скорости, установленный им же в 1999 году и попавший в Книгу рекордов Гиннеса. Правда, за четыре года его максимальная скорость увеличилась не слишком сильно - с 550 до 555 км/ч [http://www.saga.ua/44_archives_news_33415.html] . Судя по данным Табл. 1 именно такие ТС в будущем заменят существующие виды рельсового транспорта. Но затраты на замену инфраструктуры пока абсолютно неподъемны.

Таким образом, эволюция ТС «рельсовый транспорт» вполне соответствует основным Законам и Трендам развития Технических Систем.

3.3.6 Развитие паровозов

Рассмотрим систему «паровоз». На Рис. 4А представлено зависимость изменения скорости паровозов от времени.

На зависимости «скорость-время» для этой системы после бурного роста, начавшегося в 1820 г.г., наблюдается явная «ступенька» в районе 1850-1890 г.г. Ранее нами было высказано предположение, что такие «ступеньки» могут быть связаны либо с недостатками каких-либо ресурсов для развития системы, либо со слишком бурным экстенсивным развитием системы.

Вспомним, чем отличался этот период от других. Именно тогда произошел значительный рост производства (См. Рис. 4В ) и качества стали. Но, самое главное, именно в это время наблюдался исключительно бурный рост длины железнодорожных путей в США (См. Рис. 4С ). Кстати, эта зависимость также описывается S -образной кривой.

Нами было высказано предположение, что остановка в развитии (т.е. повышение качественных характеристик системы) связано с ее количественным ростом. Действительно, при возрастании длинны путей (и количества паровозов) не было необходимости совершенствовать паровоз. Аналогичная остановка в увеличении скорости наблюдается для пассажирских судов, в период, когда их количество в мире выросло в 3 раза.

Рис. 4 . Взаимосвязь между увеличением скоростей паровозов , удельной прочности стали и ростом длины железнодорожных путей в США .

Рис . 5 . Взаимосвязь между увеличением скоростей паровозов, и эффективности паровых двигателей .

Можно, также, предположить, что в период «стабилизации» скоростей паровозов росла мощность их двигателей и, следовательно, увеличивалось количество перевозимого груза. Кроме того, именно в этот период наблюдалась замедление в повышении эффективности паровых двигателей (См. Рис. 5В ).

То есть, можно подтвердить сделанный ранее вывод, что когда параметры ТС возрастают настолько, что они удовлетворяют общественную потребность, необходимость совершенствовать систему становится уже не такой острой и специалисты уделяют внимание налаживанию их массового выпуска. Но требования растут. И вот только тогда, когда параметры системы опять перестают устраивать потребителей, начинается новый этап в их развитии.

3.3.7 Развитие автомобильного транспорта

Как уже было отмечено ранее, перед изобретателями автомобилей поставили серьезные ограничения, однако они продолжали работать в этом направлении. Остовной толчок к появлению автомобиля дало создание двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на бензине. Этот двигатель позволил Карлу Бенцу в 1885 г. построить первый в мире удобный в эксплуатации автомобиль.

Необходимо отметить, что в начальный период жизни автомобиля выбор именно ДВС не был очевиден. Рекорды скорости с 1988 по 1898 г. принадлежали электромобилям, а затем паровым автомобилям. И только с 1906 года стали лидировать именно ДВС.

В отличие от рельсового, для автомобильного транспорта, так же как и для авиационного, характерно создание моделей-рекордсменов, которые, как правило, не являются непосредственно родоначальниками нового поколения автомобилей, но закладывают определенные концепции в дальнейшее развитие отрасли. Такие машины ориентированы на достижения только по одному параметру. Наиболее распространенными являются машины- рекордсмены по скорости. Графики зависимостей скоростей различных рекордных автомобилей и серийных машин от времени представлены на Рис. 6 .

Рис. 6 . Зависимость от времени скоростей рекордных автомобилей: электрических (1), паровых (2), с ДВС (3), газотурбинных (4),турбореактивных (5) и реактивных (6) (Land speed record http://en.wikipedia.org/wiki/Land_speed_record /), а также серийных (7) автомобилей .

Первоначально разницы между ними не было, так как любая новая машина была, в сущности, рекордной и единственной. Поэтому до 1-й Мировой войны графики сливаются. Затем, в районе 20-х годов ХХ века появляется новое направление в автомобилестроении – машины направленные только на рекорды.

Но у автомобилестроения есть еще одна особенность: кроме уникальных рекордсменов по скорости существует достаточно многочисленный класс гоночных машин (Формула-1). Эти машины не только служат источником удовольствия для многочисленных болельщиков, но и являются пилотными образцами для «обкатки» решений, которые будут затем применены в серийном производстве. К сожалению, гонки машин в этом виде спорта выявляют победителей заезда и не фиксируют рекорды скоростей .

Скорости рекордных машин росли до 1965 г., когда ДВС исчерпал свои ресуры. Поэтому среди рекордных автомобилей появились образцы, которые использовали другие типы двигателей: газовые турбины, турбореактивные и ракетные двигатели. Именно на ракетных автомобилях были поставлены рекорды скорости на земле.

В настоящее время наивысшая скорость на суше в заезде по прямой (1190,377 км/ч, или 1,0106 маха) была показана на Бдуэйзер Рокет, трехколесном автомобиле с ракетным двигателем 17 декабря 1979 г. Однако этот рекорд (1,0106 маха) не имеет официального подтверждения. Официальный мировой рекорд в заезде на 1,6 км равен 1019,467 км/ч. Его установил 4 октября 1983 г. Ричард Ноубл в пустыне Блэк-Рок, США, на машине Траст-2 с реактивным двигателем.

Рис. 7. Зависимость от времени скоростей серийных автомобилей (А ), мирового выпуска пассажирских автомобилей (В ) (Среднегодовой выпуск автомобилей в разных странах www.docload.spb.ru/Basesdoc/51/51537/index.htm) и удельной мощности автомобильных двигателей (С ) .

Впрочем, серийные машины, хотя и заметно отстали от рекордных, продолжают совершенствоваться. На настоящий момент шведский суперкар Koenigsegg CCR установил официальный мировой рекорд скорости для серийных автомобилей - 388 километров в час, показанных в течение продолжительного заезда. Побитие рекорда состоялось 28 февраля 2005 года на итальянской испытательной трассе Nardo Prototipo [http://www.membrana.ru/lenta/?4362 ]. Предыдущий рекорд скорости для серийных машин, равный 349,21км/ч. поставлен на Ягуаре XJ220 21 июня 1992г. [http://auto.rin.ru/cgi-bin/main.pl?id_section=538&id=3401 ].

Вернемся к рассмотрению изменения скорости серийных машин в целом. Рассмотрим более подробно, как шло увеличение скорости автомобилей с середины ХХ века и до нашего времени. На Рис. 7А видно, что интенсивное увеличение скорости серийных легковых автомобилей происходило в 1950-1970 гг. и в 1990-2050 г.г. Периоды интенсивного увеличения скорости сменялись областями замедленного роста.

Мы уже говорили, что иногда массовое производство ТС приводит к «консервации» некоторых ее параметров (кроме эффективности). Теперь рассмотрим, как менялась скорость автомобилей в соответствии с количеством выпущенных машин (См. Рис. 7В ). Однако если росту выпуска машин в 1980-1990 годах действительно соответствует очень незначительное увеличение их скоростей, то период 1950-1970 они растут синхронно. В чем же дело?

Дело в том, что скорость машины определяется, в первую очередь, ее мощностью. Давайте дополнительно рассмотрим, как изменялась удельная мощность двигателей для пассажирских автомобилей (См. Рис. 7С ). Зависимость мощность автомобильных двигателей от времени носит крайне сложный характер. Она имеет четыре пика (в 1957, 1971, 1978 и 1990), которые сменяются резкими снижениями. При этом эффективность ДВС монотонно растет . Небольшой всплеск в 1978 году можно было бы посчитать случайным выбросом, но авторы зарекомендовали себя, как очень скрупулезные исследователи.

А теперь рассмотрим вопрос, а почему вдруг строители двигателей начинали снижать их мощность? Может быть, из-за снижения потребности со стороны потребителей? А чем, в свою очередь, может руководствоваться потребитель – в данном случае экономичностью.

А теперь посмотрим, что происходило в мире в это время:

1956 г. – Суэцкий кризис.

1973 г. – «Война Йом-Копура» и эмбарго на нефть.

1979 г. – Ирано-Иракская война.

1990 г. – Ирако-Кувейтская война.

Т.е. совпадение между конфликтами на Ближнем Востоке и повышением спроса на экономичные автомобили малой мощности налицо. Причем, эти ожидания не всегда совпадали с ростом мировых цен на нефть [http://www.k2kapital.com/analytics/exchange/159852.html ].

Сейчас увеличение скорости серийных автомобилей практически прекратилось. Это естественно, т.к. в условиях законодательного ограничений скоростей это уже не имеет смысла. Кроме того, в условиях наступающего энергетического кризиса преимуществом пользуются более экономичные модели.

ÒВозникает вопрос: «Что же было до появления первых автомобилей?» ÒДля того чтобы ответить на этот вопрос, придется вернуться к тому времени, когда человек не очень отличался от других представителей животного мира. В истории человечества этот период называется «до нашей эры», а человек, живший в то время, — первобытным. Однако даже у первобытного человека часто возникала потребность переносить с места на место всевозможные предметы. При этом, естественно, хотелось сделать это как можно быстрее и с наименьшими затратами.

Просмотр содержимого документа
«История транспорта»

История автомобиля: от колеса до современной техники

Составила: воспитатель Кузяйкина О.Л.

Первобытный строй

• Возникает вопрос: «Что же было до появления первых автомобилей?»
• Для того чтобы ответить на этот вопрос, придется вернуться к тому времени, когда человек не очень отличался от других представителей животного мира. В истории человечества этот период называется «до нашей эры», а человек, живший в то время, - первобытным. Однако даже у первобытного человека часто возникала потребность переносить с места на место всевозможные предметы. При этом, естественно, хотелось сделать это как можно быстрее и с наименьшими затратами.
• В первую очередь такая потребность возникала во время охоты. В погоне за дикими животными охотник уходил довольно далеко от стоянки своего племени, и ему приходилось нести убитого зверя на плечах. Это был тяжелый и длительный процесс, перечеркивающий радость удачной охоты. Пришлось искать более легкие способы переноса добычи.

Все началось с колеса

• Люди не только охотились, они стали засевать поля, разводить скот, строить большие поселения, а потом и города; началась торговля камнем, лесом, зерном... При этом людям приходилось перемещать огромные тяжести на большие расстояния. И идея колеса не могла не родиться.

Затем человек придумал повозку

• И жизнь его значительно облегчилась: стало возможным перевозить тяжести с места на место, обрабатывать землю, затрачивая меньше сил, передвигаться на большие расстояния быстрее.

Конные экипажи

• В повозки стали запрягать лошадей и быков- так появились первые конные экипажи. Один из наиболее известных древних экипажей- колесницы

Деревянные телеги

• Затем у повозку стали делать на четырех колесах. И назвали телегой или колымагой.
• С древних времен и до наших дней люди используют телеги в сельском хозяйстве

• в XV в. был сделан значительный шаг в развитии конных экипажей. Кузов, словно люльку, подвесили на кожаных ремнях к раме повозки. Плавно покачивая кузов, ремни, исполняя роль рессор, гасили все толчки, возникающие при движении. Так древняя колымага превратилась в более удобный и совершенный экипаж - карету. В связи со сложностью изготовления число первых карет было невелико, и они смогли стать достоянием лишь коронованных и титулованных особ.

• Начиная с XVI в. у кузова кареты появились бока, изготовленные из кожи, натянутой на деревянный каркас, затем жесткая крыша и окна. Карета превратилась в маленький уютный дом на колесах

Дилижансы

• Со временем города росли и расширялись, росла и ширилась торговля между городами. Появилась необходимость в общественном транспорте. Первым общественным транспортом стал дилижанс. Дилижанс - большой крытый экипаж, предназначенный для пере-возки людей, грузов, почты.
• Он стал предком наших автобусов и троллейбусов

первый автомобиль

• Шло время…росли города… расширялась торговля.. У людей появилась нужда передвигаться на далекие расстояния, и освободить при этом животных от тяжелого труда- перевозки грузов на далекие расстояния. Люди стали думать о изобретении «Самобеглой коляски»

Первый автомобиль

• Первый автомобиль выглядел так.

• Наверное, не все знают, что у автомобиля есть самый настоящий день рождения. Можно считать, что автомобиль родился 29 января 1886 года - именно в этот день немецкому инженеру Карлу Фридриху Михаэлю Бенцу был выдан патент DRP-37435 на «транспортное средство с мотором, работающим на бензине». Этим транспортным средством был Motorwagen - трехколесный автомобиль, точнее будет назвать его трёхколёсным двухместным велосипедом с бензиновым двигателем.

Автомобили 19-го века

• Со временем у автомобиля появилось четвертое колесо, крыша, мягкие сиденья, фары

Автомобили 20-го века

• Автомобили видоизменяются постоянно, с каждым разом становясь все более комфортабельными и удобными

Автомобили 20-го века

• Инженеры придумывают новые формы кузовов автомобилям для увеличения их скорости и удобства, также меняют им цвета, но смысл автомобиля остается в главном: скорость и удобство перемещения из одного места в другое.

Современные автомобили

• Современные автомобили могут развивать скорость до400 км в час, их двигатели имеют мощность 140 лошадиных сил, умеют сами поднимать и опускать стекла на окнах, сами паркуются, у них есть подогрев руля и сидений, кондиционеры, видео, радио и даже телевизоры и интернет.

1.1. Древнейшие времена

Возникновение транспорта относится к древнейшим временам. В условиях первобытного хозяйства, когда появляются лишь зачатки общественного разделения труда, нужда в транспорте невелика. Средства транспорта примитивны - протоптанные тропы, вьюки, катки для особо тяжелых грузов, выдолбленные стволы дерева или плоты, позднее челноки. В эпоху рабовладельческого хозяйства, построенного на эксплуатации труда рабов, транспорт делает шаг вперед в своем развитии. Рабовладельческие государства вели многочисленные войны за покорение других стран, получение с них дани, захват рабов. Военные потребности и нужды управления требовали развитие транспорта. В Китае, Персии, Римской империи было построено большое количество мощеных дорог для военных целей. Сеть римских военных дорог насчитывала десятки тысяч километров, остатки их сохранились и до настоящего времени. Постепенно росли обмен, торговля рабами, хлебом, тканями, пряностями. Возникли города - государства на Средиземном море - Финикия, Карфаген и другие, в которых большую роль играла торговля. Развилось морское судоходство, появились гребные, а затем и парусные суда. Морские суда, особенно военные, в государствах античного мира - Греции, Риме, Египте - достигали больших размеров, в отдельных случаях они имели тысячи гребцов - рабов. Купцы предпочитали суда парусные или парусно-гребные меньших размеров, не требовавшие такого большого количества гребцов и имевшие относительно больше места для размещения грузов. Для транспортировки товаров сухопутным путем служили рабы-носильщики, применялись вьюки или 2-х - 4-х - колесные повозки. При рабовладельческом хозяйстве транспорт еще не выделился в самостоятельную отрасль хозяйства. Средства транспорта, как и другие средства производства, принадлежали рабовладельцу. В сфере обмена транспорт был слит с торговлей. Купцы являлись одновременно и владельцами транспортных средств.

1.2. Развитие транспорта при феодализме

На ранних стадиях феодализма развитие транспорта сковывалось политической раздробленностью, слабым развитием торговли между странами и внутри них. Перевозились в основном грузы, которые не могли быть произведены на месте, главным образом предметы роскоши. Сухопутный транспорт был преимущественно вьючным. Товары перевозились нередко сообща несколькими купцами для защиты от нападения разбойников. Транспортирование на многих крупных реках Европы (Рейн, Дунай и других.) стало монополией цехов лодочников. С ростом торговли таких городов, как Венеция, Генуя, союза ганзейских городов получил развитие морской транспорт. На Руси оживленная морская торговля велась новгородцами. Техника морского судоходства постепенно совершенствовалась, особенно с изобретение компаса, давшего возможность совершать плавание в открытое море. С конца XV века морские суда выходят в открытый океан. Начинается эпоха великих географических открытий. С ростом обмена, торговли, накоплением капитала и углублением общественного разделения труда создавались благоприятные условия для выделения транспорта в отдельную отрасль производства. В XV-XVI в. в становится все больше судовладельцев, занимающихся только перевозками. В России в XVI- XVII в. в развилось северное морское судоходство по Белому морю и Ледовитому океану, а также торговое судоходство по реке Волге и Каспийскому морю. Во многих странах появляются почта и регулярные перевозки пассажиров по сухопутным дорогам. Во Франции, Германии, позже в Англии в XVII веке строятся улучшенные дороги.

1.3. Развитие транспорта в XIX. Эпоха промышленного переворота

Создание транспорта общего пользования, т. е. выделение транспорта в особую отрасль производства происходит в Западной Европе в эпоху промышленного переворота (с последней трети 18 века). Развившаяся крупная капиталистическая промышленность требовала дешевой перевозки большого количества грузов. Для перевозки массовых грузов (каменного угля, руды, строительных материалов, хлопка) в Англии, во Франции и в Германии стали строить каналы и железные дороги с конной тягой. В России такая дорога была построена в 1806-1809 годах П. Фроловым на Алтае.

В 1-й четверти XIX века совершается переход к механическим средствам транспорта; появились пароходства и паровые железные дороги. В 1803 году был построен паровоз Р. Тревитика (Англия), передвигавшийся по рельсовому пути. В 1807 году Р. Фультоном (США) был практически применен паровой двигатель для речных судов. Несколько лет спустя появились и первые пароходы в России. В 1825 году Д. Стефенсоном в Англии была впервые применена паровая тяга на железной дороге общего пользования (линия Стоктон-Дарлингтон). В России первый паровоз был построен уральскими крепостными мастерами отцом и сыном Е. А и М. Е. Черепановыми в 1833-1834 годах. В 1837 году построена и открыта для движения первая железная дорога общего пользования между Петербургом и Царским селом с продолжением до Павловска. К середине XIX века сооружение паровых дорог общего пользования развернулось почти во всех странах Европы и в США.

Техника сделала огромный скачок вперед. Были созданы новые, быстроходные станки. Люди научились получать высококачественную сталь в конвертерах, изобретенных англичанином Генри Бессемером, и в печах, предложенных французами Эмилем и Пьером Мартенами. Наука в это время давала технике все новые и новые металлы и сплавы. Появился, например, металл будущей авиации - алюминий. Широкое развитие получают химия и химическая промышленность. Огромное значение в убыстренном прогрессе этой важнейшей отрасли производства имели работы замечательных русских ученых-Д. И. Менделеева и А. М. Бутлерова. Появляются первые крупные химические заводы: предприятия по производству соды, серной кислоты, минеральных удобрений.

Поиски более удобного и экономичного теплового двигателя шли по двум основным путям. Одни изобретатели стремились создать принципиально новый вид теплового двигателя, в котором топливо сгорало бы прямо в цилиндре. Такой двигатель был бы меньше по размерам и удобнее, особенно на транспорте. Другие изобретатели стремились усовершенствовать паровой двигатель, сделать его более мощным и экономичным.
Долгие поиски дали свои результаты. Француз Ленуар в 1860 г. создал первый двигатель внутреннего сгорания. В нем он сохранил части паровой машины - поршень и цилиндр, использовал в качестве топлива нефть, а для ее зажигания предложил электрическую искру. Новый двигатель стал прообразом современных моторов, которые сейчас работают на автомобилях, тракторах, винтомоторных самолетах. А в 1897 г. немецкий инженер Рудольф Дизель получил патент на другой тип двигателя внутреннего сгорания. В нем не было системы электрического зажигания, в цилиндре сжимался воздух, а затем впрыскивалось горючее. При сжатии температура повышалась и горючая смесь самовоспламенялась. Двигатель этого типа - его назвали дизелем - установлен сейчас на теплоходах и тепловозах, тяжелых автомобилях и передвижных электростанциях. Коренным образом изменилась и паровая машина. Изобретатели решили использовать не давление пара, а скорость его движения. Так была создана в 1884 году англичанином Парсонсом первая многоступенчатая паровая турбина.
Все это были достижения огромной важности в истории развития техники. Пути этих достижений были долгими и трудными, но именно они сделали современную технику и транспорт такими, какими мы их видим сегодня.

История развития отдельных видов транспорта и единой транс­портной системы уходит в далекие времена и тесно связана с на­учными достижениями.

С изобретением колеса стал развиваться сухопутный транспорт. До этого применялся лишь «волок». На водном транспорте долгие годы в качестве двигателя использовался парус, на суше – раз­личные животные.

Характерная черта транспорта – тесная связь с культурой и торговлей. Изобретение компаса, которое в конце XV в. привело к эпохе Великих географических открытий, значительно расшири­ло возможности общения между странами.

Формирование транспорта общего пользования в Европе в 60-е гг. XVIII в. совпадает с эпохой промышленного развития. Паровой двигатель дал транспорту невиданную доселе мощь и вызвал бур­ный рост экономики, позволяя осваивать новые территории для проживания населения и производства различной продукции и расширять связи между городами и странами. Рост экономики, в свою очередь, дал толчок развитию транспорта для обеспечения нужд производства и вывоза продукции. Здесь прослеживается причинно-следственная связь между транспортом, экономикой и структурой общества.

Появление транспортных средств, работающих на электротяге (в частности, электрического трамвая), изменило облик города, так как уменьшение времени передвижения позволило расширить территорию города.

Появление реактивных двигателей сократило время на транс­портировку грузов и пассажиров до минимальных значений, в связи с чем возросла, прежде всего, активность передвижения населения по странам и континентам. Развитие космического транспорта значительно расширило представления людей о космосе и предоставило возможности изучения других планет Солнечной системы.

Возникновение и развитие железнодорожного транспорта от­носится к первой половине XIX в. и напрямую связано с форми­рованием капиталистического способа производства, ростом круп­ной промышленности (в частности, горнодобывающей), образо­ванием национальных и мировых рынков, потребовавших быст­рой, массовой, недорогой и достаточно регулярной перевозки грузов.

Первые лежневые дороги 5 были проложены на железоделатель­ных заводах, шахтах и рудниках (применялись в Великобритании с XIV в.). Лежни были деревянные, изнашивались быстро, повоз­ки часто сходили на землю. Тогда на дерево стали набивать желез­ные полосы. По лежням лошадь перевозила в 4 раза больше груза, чем на наземных повозках.

Первые металлические рельсы были изготовлены в Велико­британии в 1767 г. В 1776 г. их конструкцию изменили, введя чугунные уголковые рельсы.

Многие изобретатели в эту эпоху пытались построить локомотив, двигающийся по рельсам. Особенно большое значение для создания железнодорожного транспорта имели работы шотландского инженера и механика Ричарда Тревитика (1771–1833), который первым пришел к идее применения паровых локомотивов на специально устроенных рельсовых путях. В 1803 г. Тревитик сконструировал паровоз для рельсового пути, а в феврале 1804 г. провел первое его испытание. Впоследствии Тревитику удалось добиться еще большей скорости, причем паровоз тащил целый поезд из пяти вагонеток, общим весом около 25 т. Паровоз Тревитика был первым рельсовым паровозом в мире. Однако путь, состоявший из хрупких чугунных рельсов, был не приспособлен для передвижения столь тяжелого локомотива. Поэтому происходили частые задержки из-за ломки рельсов. Через три года упорной работы над усовершенствованием паровоза и рельсового пути Тревитик построил первую в мире опытную кольцевую дорогу в Лондоне.

В 1803 г. Джордж Стифенсон 6 вместе со своим сыном Робертом построил первый парово­зостроительный завод, что позволило открыть междугородную железнодорожную линию общего пользования. А в 1814 г. он сконструировал и испытал свой первый паровоз, который в основном и решил проблему создания парового железнодорожного транспорта.

В 1811–1812 гг. в Англии создали паровоз с тремя парами колес: гладкие задние и передние катились по рельсам, а зубчатые средние цеплялись за рейки, проложенные рядом с рельсами. Это изобретение не на­шло применения на железной дороге, но было прообразом фуни­кулера.

В 1818 г. была построена первая железнодорожная линия протяженностью 61 км между городами Стоктоном и Дарлингтом, предназначенная для перевозки угля. В 1825 г. Стоктон-Дарлингтонская линия была открыта для публики.

Новая железная дорога быстро показала преимущества нового вида транспорта перед старыми способами передвижения, и популярность железнодорожного транспорта в Англии стала быстро расти.

Железные дороги коммерческого назна­чения были построены во Франции (1828), США (1829), Бель­гии и Германии (1835), Италии (1839), а также в Австралии, стра­нах Азии, Африки и Южной Америки (50-е гг. XIX в.).

Начало строительства рельсо­вых дорог в России относится к концу XVIII в. Чугунная рельсовая дорога в России была построена в 1788 г. инженером Ярцевым на Александровском пушечном заводе в Петрозаводске, а затем – в 1808–1810 гг. на Алтае. Первый паровоз в России был построен отцом и сыном Черепановыми в 1834 г. на Нижнетагильском заво­де Демидовых на Урале. Однако замечательные машины Черепановых не были использованы для развития железнодорожного транспорта в нашей стране.

Первая железная дорога общего пользования в России была проложена между Санкт-Петербургом и Царским Селом в 1837 г. Перевозки осуществлялись английскими паровозами со ско­ростью до 60 верст/ч 7 . В 1851 г. была построена двухпутная магист­раль Москва–Санкт-Петербург протяженностью 611 км.

Магистральные теп­ловозы в России были построены в 1924 г. Первые отечественные вагоны были построены в 1854 г. на Алек­сандровском заводе в Петербурге.

Мощность первых паровозов была 30–40 кВт, а к началу XX в. она достигла 600–1000 кВт. К этому же времени относятся первые попытки создания новых видов тяги: дизельной (тепловозной) и электрической. Впервые электротяга была применена в США в 1895 г., а в России – в 1926 г. В 1929 г. открыли сообщение на электротяге между Москвой и Мытищами. Электротяга является экономически выгодной, не загрязняет окру­жающую среду, что особенно важно, если железная дорога про­ходит в тоннелях (известны случаи отравления машинистов в тон­нелях паровозным дымом).

Применение электротяги способство­вало развитию метрополитена. Так, время появления первых ли­ний подземки в Лондоне – 1863 г., Нью-Йорке – 1868 г., Буда­пеште – 1896 г., Париже – 1900 г., Берлине – 1902 г., России – 1935 г..

Железные дороги со второй половины XX в. стали развиваться как межгосударственные и даже межконтинентальные. Примера­ми могут служить межгосударственная сеть железных дорог Евро­пы и железные дороги России, через которые осуществляются евро-азиатские связи.

Усиление международных торговых отношений, развитие науки, экологическая ситуация и энергетические проблемы потре­бовали модернизации и совершенствования железнодорожного транспорта, которому нет альтернативы в дешевых массовых и экологически чистых перевозках, что особенно заметно с 80-х гг. XX в., когда удалось значительно повысить скорости на железных дорогах мира.

Конец XIX – начало XX в. характеризуется появлением и развитием автомобильного транспорта (от греч. autos – сам и лат. Mobilis – подвижный, легко двигающийся).

В 1752 г. крестьянин Казанской губернии Л. Шамшуренков скон­струировал «самобеглую коляску», демонстрация которой прохо­дила в Санкт-Петербурге.

В 1791 г. талантливый самоучка Иван Кулибин продемонстрировал трехколесную «самокатку», в которой были коробка пере­дач, маховик и другие детали. Управление производилось педалями, скорость составляла до 10 км/ч.

Паровые автомобили появились в России в 1766 г., изобретатель Иван Ползунов, во Франции в 1769 г., изобретатель Ж.Кюньо, в Великобритании в 1800 г., изобретатель Эванс; 1801 г., изобретатель Тревитик и др., затем и в других странах.

Автомобиль на бензиновом двигателе создан в 1862 г., изобретатель Э.Ленуар 8 .

В 1801 г. крепостной слесарь Е.Артамонов построил первый двухколесный металлический велосипед. Затем создавались паро­вой, водяной, электрический, складной велосипеды. Многие узлы и конструкции велосипеда в дальнейшем стали деталями автомо­биля.

Первый электрический автомобиль был создан в 1842 г. в России (изобретатель И. Романов).

Можно сказать, что автомобиль не является изобретением одного челове­ка, так как каждый разработчик добавлял в него новые части. Так, германский инженер Бенц (основатель фирмы «Даймлер-Бенц») соединил уже изобретенную коляску и двигатель внутреннего сго­рания Даймлера и усовершенствовал их.

В 1885 году Даймлер поставил свой бензиновый двигатель на велосипед, а в 1886 году – на четырехколесный экипаж.

Позже появились разработки гибридных двигателей – элект­рических для работы в городе и бензиновых для перевозок на большие расстояния, двигателей на водородном топливе, двига­телей на различных видах растительного топлива. Так, с 1975 г. из-за энергетического мирового кризиса Бразилия использует многотопливные автомобили (более 80% вновь выпускаемых), работающие на спирте, получаемом из сахарного тростника, 90 % АЗС оборудованы спиртовыми колонками, США производит спирт для автомобилей из кукурузы, но из сахарного тростника в 8 раз больше энергии и производство на 60 % дешевле. В 2008 г. индий­ской компанией Tata намечен выпуск самого дешевого автомо­биля, работающего на сжатом воздухе с заправкой на специаль­ных АЗС в течение 3 мин или дома с помощью компрессора в течение 4 ч.

Официально первыми создателями отечественного автомоби­ля считаются Е.Яковлев и П. Фрезе (1896). Большой вклад в раз­витие грузового автомобиля внес Б.Луцкий.

Создание специализированных автомобилей позво­лило осуществлять связь между городами.

Водный (речной и морской) транспорт появился за 6–4 тыс. лет до н.э. Парус изобретен за 3 тыс. лет до н.э.

Первые суда представляли собой плоты, катамараны, бурдю­ки, выдолбленные или выжженные из стволов деревьев, челноки из шкур (калки), лодки из глины и т.д.

Необходимость увеличения грузоподъемности привела к пере­ходу к наборным судам (каркас – обшивка). Первыми движителя­ми служили шесты, весла (до трех ярусов, а на весле – до 12 греб­цов). Существовали универсальные суда – галеры. Гребные суда использовались до XVIII в. (в основном в военных целях).

На территории России в IX в. началось освоение Черного и Каспийского бассейнов, в начале XVII в. – освоение бассейна Се­верного Ледовитого океана, к середине века – освоение дальне­восточных морей. В конце XVII – начале XVIII в. Петр I построил порт в Архангельске, в 1703 г. – заложил Санкт-Петербург на Балтийском море. Позднее на Черном море были основаны порты Херсон (1778), Севастополь (1784), Одесса (1794).

Наивысший расцвет флота – вторая половина XIX в. (грузо­подъемность – 5–6 тыс. т, скорость – 33 км/ч и более). Желез­ный корпус судна появился в середине XVII в. Паровая машина стала применяться с 1807 г. в США, с 1815 г. в России. Морской колесный пароход был построен в Великобритании в 1818 г. В XIX в. применяли гребной винт, в XIX–XX вв. появились паровые турбины, дизели (тепловозы). В России в 1903 г. изобрели дизель-электроход. В 1899 г. построен русский ледокол «Ермак».

Относительно небольшая скорость движения морских судов требовала разработки новых принципов движения. Стали разраба­тываться две основные идеи: движение над водой и под водой.

Идея создания корабля, как бы висящего над волнами, была выдвинута шведом Э.Сведенборгом в 1716 г. Через 140 лет архи­тектор Архангельской губернской строительной и дорожной ко­миссии Иванов предложил проект судна на воздушной подушке, но паровая машина оказалась слишком тяжелой и проект откло­нили.

В России работы над судами на воздушной подушке начались в 1927 г. под руководством профессора В.И.Левкова. Построенные катера уже в 1937 г. развивали скорость около 120 км/ч. Построен­ное в 1953 г. в Англии судно на воздушной подушке проходило пролив Ла-Манш с 250 пассажирами и 30 автомобилями на борту за 40 мин вместо 1,5 ч, требующихся для обычного транспортного средства.

Недостатком судов, в которых применяют скэги 9 , в отличие от конструкций с так называемыми «юбками», т. е. устройствами, сдерживающими воздух под днищем корпуса, является невозможность их выхода на берег и необходимость стро­ительства пристани. Суда с «юбочной» конструкцией могут использоваться на воде, в том числе на мелководье, на суше и на льду.

Возможность применения атомных двигателей позволяет стро­ить суда и паромы даже для океанского плавания, где из-за ветроволнового режима высота судов должна быть не менее 3 м над поверхностью воды, что обуславливает увеличение мощности дви­гателей.

Другим видом конструкции явились суда на подводных крыль­ях. Первый патент на идею был получен во Франции в 1891 г. российским подданным Ш. де Ламбером. Скорость построенного им в 1897 г. катера заметно возросла, однако движение крыла в воде не обеспечивало устойчивости судна. Вплоть до 30-х гг. XX в. строительство кораблей на подводных крыльях шло без серьезных теоретических расчетов. Проблема была в том, что поведение подъемной силы крыла в жидкости и на границе раздела двух сред «воздух–вода» значительно сложнее, чем в воздухе (самолето­строение имело уже достаточно разработанную теорию поведе­ния крыла в воздушной среде). Эта проблема была решена в 1937 г. М.В.Келдышем и М.А.Лаврентьевым. В России разработкой судов на подводных крыльях занимался выдающийся конструктор Р.Е.Алексеев (1916–1980). В 1957 г. открылось регулярное пасса­жирское движение по линии Горький – Казань на крылатом ко­рабле «Ракета», разработанном под его руководством. Корабли на подводных крыльях движутся практически без качки. Опрос пассажиров показал, что суда на подводных крыльях пред­почтительнее в 99 случаях из 100 по сравнению с судами на воз­душной подушке.

Воздушная подушка и подводное крыло позволяют повысить скорость до 200 км/ч, в то время как авиация достигла средней скорости 1000 км/ч, а в отдельных случаях – 2500 км/ч. Рыночная конкуренция на транспорте потребовала и от водных его видов дальнейшего повышения скоростей, что привело к созданию экранопланов. Эта задача появилась более 50 лет назад, но пока не решена окончательно.

В 1-й четверти XX в. появился воздушный транспорт .

Механизм образования аэростатической подъемной силы был открыт Архимедом еще в III в. до н. э. Но подняться в воздух чело­век смог только через 2 тыс. лет.

Развитие летательных аппаратов, способных совершать полеты над Землей, шло по двум направлениям: создание аппаратов легче воздуха (воздушный шар, аэростат (от греч. аег – воздух и stator – стоящий, неподвижный), дирижабль (от франц. Dirigeable – управляемый), или управляемый аэростат) и создание аппаратов тяжелее воздуха (самолет, вертолет, или, по зарубежной терминологии, геликоптер, – основные средства авиации (от лат. avis – птица) и воздухоплавания).

Над осуществлением идеи полета работали многие ученые и изобретатели. Так, в 1475 г. Леонардо да Винчи, выдающийся художник, архитектор и талантливый инженер-механик, сделал эскизы вертолетов и планеров с мускульным приводом, один из которых имел вращающиеся винтовые поверхности, другой – машущие крылья. Эскизы появились как результат исследования скелетов птиц и человека.

Великий русский ученый М.В.Ломо­носов в 1754 г. построил аэродинамическую машину – действу­ющую модель вертолета. Это первая в мире разработка летательного аппарата тяжелее воздуха, подтвержденная документально.

В 1783 г. в Париже прошел испытания воздушный шар братьев Ж.-М. и Ж.-Э.Монгольфье, наполненный теплым воздухом от огромного костра. В том же году другой французский ученый Ж. Шарль разработал аэростат, наполняемый более легким газом – водородом.

В 1799 г. английский ученый Дж. Кейли предложил аппарат с неподвижным крылом, затем построил планеры для полета человека. В 1852 г. совершил первый полет дирижабль объемом 2,5 м 3 с воздушным винтом, приводимым во вращение паровой машиной. Полеты на планере принесли известность немецкому ученому О. Лилиенталю (1881). В России в 1893 – 1894 гг. был спроектирован цельнометаллический дирижабль. В Германии в 1900 г. были продемонстрированы полет жесткого каркасного дирижабля конструктора Ф. Цеппелина. В 1883 г. знаменитый русский ученый А. Ф. Можайский построил самолет с паровой машиной для привода в действие воздушных винтов, однако ни его самолет, ни самолеты ученых других стран того времени с аналогичной силовой установкой успеха не имели.

Первый пилотируемый полет аэроплана с бензомоторной силовой установкой состоялся в 1903 г. в американском местечке Китти-Хок в Северной Каролине. Изобрели, построили и испы­тали воздушную машину американцы – братья У. и О.Райт.

В конце 1906 г. поднялся в воздух первый европейский аэроплан конструкции Альберто Сантос-Дюмона, и центр развития авиации переместился во Францию. Француз Л.Блерио впервые перелетел через пролив Ла-Манш за 37 мин. (ширина пролива 40 км) в 1909 г.

Авиация начала служить человеку, когда ей едва исполнилось 7 лет. В 1911 г. Г.Пекетт впервые перевез на самолете почту. Произошло это в Индии. Это можно считать открытием регулярной почтовой линии. 4 июля 1911 г. можно считать днем рождения гру­зовых воздушных перевозок. В этот день пилот доставил заказчику коробку с лампами от компании «Дженерал электрик».

В России первые полеты самолетов отечественных конструкто­ров И.И.Сикорского, А.С.Кудашева и Я.М.Гаккеля начались с 1910 г. В это время можно выделить три направления развития авиации: легкие самолеты, тяжелые самолеты и гидропланы – на по­плавках и лодочные гидросамолеты. Уже в 1913 г. русские конструк­торы во главе с И. И. Сикорским построили самолет с полетным весом 4,2 т. Знаменитый отечественный самолет «Илья Муромец» (1915) вмещал до 14 человек и имел скорость до 90 км/ч. В 1918 г. основоположник аэродинамики Н.Е.Жуковский создал лабора­торию, позднее реорганизованную в Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е.Жуковского (ЦАГИ).

В историю вошел беспосадочный перелет из СССР в США через Северный полюс, осуществленный экипажем под руководством В.П.Чкалова. Историческим стал рекордный по дальности перелет Москва–пос. Керби (Дальний Восток), осуществленный женским экипажем в составе В.С.Гризодубовой, М.М.Расковой и П.Д.Осипенко (за 26 часов 29 минут покрыто расстояние в 6450 км).

Появилась целая плеяда отечественных конструкторов: С. В. Ильюшин (самолеты Ил), А.Н.Туполев (самолеты Ту), Антонов (самолеты Ан), П.О.Сухой (самолеты Су), А.С.Яковлев (самолеты Як), С.А.Лавочкин (самолеты Ла), А.И.Микоян и М.И.Гуревич (самолеты МиГ), М.Л. Миль (вертолеты Ми), Н.И.Камов (верто­леты Ка) и др.

Первые полёты гражданской авиации начались в 1924 г. но маршруту Москва–Нижний Новгород, а в 1925 г. в России была открыта первая международная линия Москва–Берлин.

После революции 1917 г. в России интенсивно развивалось дирижаблестроение. Начиная с 30-х г. XX в. воздушных гигантов ста­ли вытеснять самолеты. Интерес к дирижаблям резко упал, когда они один за другим начали сгорать при авариях. Однако к началу 70-х гг. вновь вспомнили о преимуществах дирижаблей:

– большая грузоподъемность;

– низкий расход топлива;

– практически неограниченные дальность и продолжительность полета.

Большое достоинство использования дирижаблей заключается также в том, что для них не нужны аэропорты со взлетно-посадочными полосами.

В 1950-х гг. начала развиваться реактивная авиация, позволившая достичь скорости 2500 км/ч (отечественный Ту-144 и зарубежный французско-английский «Конкорд»).

1980-е гг. характеризуются развитием воздушно-космических аппаратов многоразового использования, сочетающих достоинства авиационной и космической техники, например «Буран» (Рос­сия), «Шаттл» (США). Многоразовые корабли напоминают реак­тивный самолет с треугольным крылом. Кабина экипажа гермети­зирована. Грузовой отсек может открываться в космосе, «выпус­кая» спутник или выгружая конструкции орбитальной станции. «Шаттлы» имеют стыковочные узлы с переходными отсеками, которые позволяют им причаливать к международной космичес­кой станции.

Непрерывные виды транспорта, в частности трубопроводный транспорт , появились в глубокой древности (примерно 7000 лет назад) в виде водопровода, в котором вода передавалась по бамбуковым трубкам. В Древнем Египте и Китае использовались водо­подъемные устройства по типу современного ковшового элевато­ра, скребкового и винтового (архимедов винт) конвейера. В XV–XVI вв. деревянные винтовые конвейеры начали применять в му­комольном производстве. В 1764 г. механик Е. Г. Кузнецов в Ниж­нем Тагиле соорудил многоковшовый подъемник для подъема руды. В 1860 г. А. Лопатин на сибирских золотых приисках применил си­стему ленточных конвейеров из холста, а затем из кожи и стали – для транспортировки песка и гальки.

Первый нефтепровод был построен в США в 1865 г. В России в 1878 г. на нефтепромыслах Баку открыли трубопровод длиной 10 км с диаметром трубы 76 мм, который был разработан инженером В. Г. Шуховым. Патент передачи твердых грузов по трубопроводам был разработан в 1889 г.

Трубопроводный транспорт применяется в нашей стране для перекачки природного газа с конца 1940-х гг., так как до Второй мировой войны в России не было промышленного производства газа, существовали только местные небольшие газопроводы для перекачки газа, получаемого с помощью перегонки из древеси­ны, угля, нефти.

Трубопроводный транспорт способствует развитию внешнетор­говых связей с зарубежными странами, которым Россия продает нефть и газ (основной источник бюджета страны). Некоторые тру­бопроводы строятся на компенсационной основе, т.е. страны, покупающие в России сырье, участвуют в поставке труб и строи­тельных работах при прокладке трубопроводов.

Выработка и передача электроэнергии интенсивно началась в России в конце XIX в., а Единая энергетическая сеть стала обра­зовываться с 1920 г. по плану ГОЭЛРО. Основными источниками электроэнергии были тепловые станции, работающие на угле и торфе, гидроэлектростанции, вырабатывающие ток напряжени­ем 400–500 кВ, и лишь значительно позже появились атомные станции, вырабатывающие ток напряжением 750 кВ и более. Рос­сия продает электроэнергию за рубеж благодаря наличию круп­ных гидроэлектростанций: Красноярской, Саяно-Шушенской, Братской, Усть-Илимской и др.

ранспорт, как и земледелие, добывающая и обрабатывающая промышленности является сферой материального производства. В отличие от других отраслей народного хозяйства транспорт не производит новых продуктов. Продукцией транспорта является само перемещение, сама перевозка пассажиров и грузов.

В сущности, без перемещения орудий и предметов труда, самого человека невозможно ни добывание пищи, ни изготовление одежды и жилища, ни какая-либо другая целесообразная деятельность.

Потребность в перемещении грузов возникла на самых первых этапах человеческой культуры. Зарождение пешеходных троп относится к первобытно-общинному периоду существования человеческого общества, когда появились постоянные поселения, зародилось скотоводство и земледелие. Направляясь на охоту или рыбную ловлю, люди избирали пути, пролегающие по наиболее удобным для передвижения местам, обходя препятствия. В результате многократных проходов возникали тропы, в первую очередь у выходов из поселений, на подходах к бродам.

Следует отметить, что на этом этапе развития человечества потребности в транспорте были минимальными, так как ограничивались обслуживанием собственных нужд.

Первыми "техническими средствами" сухопутного транспорта были волокуши из жердей, простые короткие шесты, которые позднее, видоизменяясь, получили название коромысел. Пара шестов превратились в известные носилки.

С приручением домашних животных – быков и ослов (в Египте – в VI – V тысячелетиях до нашей эры, в Европе – в III тысячелетии до нашей эры) возникли первые требования к выбору и подготовке пути, вначале в виде обламывания мешавших ветвей.

В этот же период зарождался водный транспорт. Вид плывущих по реке деревьев наталкивал на мысль о постройке плотов, а вид дуплистого дерева – на устройство челнока путем выжигания и выдалбливания. В странах, где было развито скотоводство, зарождалась идея надутых мехов, как средства для переправ. На безлесном побережье северных морей появились кожаные лодки и т. д.

Появление металлических орудий, развитие скотоводства и земледелия привели к зарождению торговли, вначале как обмена между соседними поселениями, потом путем многократных промежуточных обменов с более отдаленными. Возникла торговля. Начались захваты имущества соседей, превращение пленных в рабов. Из разраставшихся племен возникли рабовладельческие государства. Вооруженные конфликты между соседями превратились в целенаправленные войны для захвата территорий, обложения данью. Это создало потребность в системе сухопутных и водных путей:

· для торговли;

· военных походов;

· управления государством;

· культовых шествий (городские улицы).

Старейшие из известных нам больших государств или цивилизаций возникли на Древнем Востоке в долинах рек Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Ганга, Хуанхэ и Янцзы, а также на побережье Средиземного моря в Древней Греции и Древней Италии (Риме). Своим развитием эти великие цивилизации обязаны не только плодородным землям и рыбным богатствам, но и мощному для своего времени транспорту, прежде всего водному.

Например, Египет, по свидетельству Геродота, за 5 тыс. лет до н. э. обладал многочисленным речным и морским флотом, на котором была занята огромная армия людей – 700 тысяч человек. По Нилу на плотах и судах в больших количествах перевозились продукты земледелия и животноводства, ремесленные изделия, лес, строительные материа­лы для крепостей, храмов, дворцов, жилищ и, в частности огромные каменные блоки весом до 3 т для постройки пирамид и статуй.

Мореплавание в Египте получило особенно большой прогресс в эпоху завоевания Египта греками-македонцами. Наиболее крупный порт в Александрии был оснащен уникальным маяком высотою 200 м (на о. Фарос). Ночью свет от костра отражался металлически­ми зеркалами. Недаром фаросский маяк считался одним из 7 чудес света.

Задолго до нашей эры в Египте строили огромные корабли. Один из них, например, имел длину 93 м, а в движение приводился с помощью 200 весел, за которыми сидели свыше 1500 гребцов. Его борта были защищены крепостной стеной с 24 башнями; на носу были укреплены 7 таранов; корма снабжена 4 рулевыми веслами по 15 м длиной; судно было снабжено 4 деревянными и 8 железными якорями. Корабль вмещал 3-тысячное войско.

О понимании египтянами важной роли транспорта говорит также факт первой попытки сооружения ими канала для связи Средиземно­го моря с Красным, которая относится ко времени Рамзеса II Вели­кого (XVI в. до

н. э.). Главной побудительной причиной считают стремление Египта развить торговлю с Аравией, откуда Египет, в частности, получал медь.

Вторая попытка соорудить канал была предпринята около 610–595 гг. до н. э. фараоном Нехао, который, видимо, знал о возможно­сти выхода в Индийский океан. По Геродоту, Нехао нанял финикий­ских моряков для исследования Африки. Выйдя из Красного моря, они обогнули весь континент и через 2 года прибыли в Египет со стороны Гибралтара. Однако жрецы воспротивились этому, рабо­ты остались незавершенными, и только примерно через 100 лет при Дарий I Средиземное и Красное моря были соединены.

Значительную роль в развитии человеческого общества сыграл сухопутный транспорт. Древнее латинское изречение гласит "Via est vita " (Дорога есть жизнь. Его можно перефразировать – "Транспорт есть жизнь "). Еще в древности наряду с тропинками, по которым груз перемещался носильщиками, на важнейших связях между поселениями, городами, государствами стали возникать караванные пути. Великий "шелковый путь" длиной 7000 км связывал Дальний Восток с Африкой и Европой.

Крупным шагом прогресса явилось изобретение колеса (примерно в V– IV тысячелетиях до нашей эры). Конструкция колес претерпела длительную эволюцию от дисков из толстого бревна до колес со спицами.

Идею колеса следует признать величайшим изобретением человеческого гения, во-первых, потому, что колесо не имеет аналога в природе, и, во-вторых, потому что колесный экипаж в принципе служит человечеству много тысячелетий и остается основой всех видов современного наземного транспорта.

Первые повозки на колесах – колесницы (рисунок 1.1), появились за 5 тысяч лет до нашей эры в Западной Азии в степной зоне, где рельеф местности не создавал препятствий для передвижения.

Колеса сначала представляли собой поперечные обрубки круглых бревен, потом сбитые деревянными планками ободья. В дальнейшем колеса стали делать со ступицей и спицами, то есть такими, как мы привыкли их видеть.

После изобретения колеса следующим шагом в развитии сухопутного транспорта было создание искусственных наземных дорог. Опыт показал, что колесные повозки требуют подготов-

ленной поверхности для передвиже-

ния, при этом, чем ровнее и тверже поверхность, по которой катится колесо, тем менее усилий требуется для тяги повозки. Чрезмерная крутизна дороги и большие неровности на проезжей части резко затрудняют или полностью исключают применение колесных повозок.

Создание искусственных дорог – выдающееся событие в истории человеческого общества. В отличие от речных и морских путей сообщения, расположение которых предопределено самой природой, искусственные дороги в принципе можно строить в любом направлении и в любую точку суши. Там, где строились сухопутные дороги, государства росли территориально и укреплялись в хозяйственно-политическом отношении. Великое Персидское царство, коренное население которого жило на Иранском нагорье, лишенном судоходных рек в VI в. до нашей эры, захватив Египет, Вавилон, Малую Азию, часть Закавказья, Средней Азии и Индии, удерживало в своих руках огромную территорию от реки Инд на Востоке до Эгейского моря на Западе.

Управление таким огромным государством было бы невозможно без сети сухопутных дорог. Такая сеть была создана. Основой ее была "Царская дорога " длиной 2400 км от Эфеса на берегу Эгейского моря до города Сузы на берегу Персидского залива, где жил царь Дарий I (рисунок 1.2).

Геродот, проехавший по этой дороге, свидетельствует, что примерно через каждые 25 км на ней сооружены станции с различными службами и сооружениями.

Могущество Римской империи, занимавшей большие территории на трех континентах, было обусловлено сооружением сети сухопутных дорог

протяженностью около 75000 км.

Все дороги Рима начинались от пло-

щади Форума, где стоял "золотой" столб (нулевая точка отсчета расстояний) и расходились на 5 главных направлений. Первое направление – на Азию с переправой через Адриатическое море к Балканскому полуострову и с дальнейшим разветвлением дороги на юг Греции и на северо-восток к Херсонесу и далее. Второе – на Византию и далее на Азию. Третье – на Германию и Британию. Четвертое – на Испанию и пятое – на Африку с переправой через Мессинский пролив в Сицилию и далее на Карфаген, откуда одна ветвь шла на запад по побережью Африки до Гибралтарского пролива, а другая – на восток до Александрии. При обратном движении все дороги вели в Рим, чем оправдывалось буквальное значение широко известной поговорки.

Римляне показали высочайший класс искусства в сооружении дорог, достойный удивления и восхищения современных специалистов. Царицей этой сети считалась "Аппиева дорога" – начальный участок магистрали Рим – Африка (рисунок 1.3). Чудом дорожного искусства древних римлян считалась также "Троянова дорога", проложенная по берегу Дуная. В районе "Железных ворот", где Дунай течет в глубоком ущелье, она была вырублена частично в отвесных скалах, а частично висела на мощных деревянных брусьях, укрепленных концами в шурфах.

Рисунок 1.3 – Поперечный разрез "Аппиевой дороги"

Магистральные дороги строи-лись по единой технологической схеме: в основании – каменные блоки или крупный камень, выше – галька величиной с кулак, еще выше – с грецкий орех, самый же верхний слой состоял из мелкой

гальки смешанной с песком. Общая величина покрытия составляла около метра, поэтому римские дороги по праву называли "лежачими стенами". Почти все римские дороги были прямыми, поскольку повозки в то время не имели поворачивающейся передней оси.

В отличие от Римской империи в средневековой Европе, расколотой на сотни мелких княжеств, герцогств и графств, не требовалась мощная транспортная сеть. Замкнутые и часто враждующие между собой феодальные государства мало заботились об улучшении дорог. Падение рабовладельческого строя стало концом и римской техники дорожного строительства, которая базировалась на использовании практически неограниченных источников рабского труда. Прокладывать новые дороги в то время могло только местное население, привлекаемое на барщину. В результате стали появляться новые грунтовые дороги облегченной конструкции.

Однако упадок дорожного строительства привел к необходимости значительного усовершенствования колесных экипажей. В XY в. появился новый вид транспортного средства – карета (польское слово от латинского "carruca " – четырехколесная повозка) с кожаными боковинами, а затем и застекленная.

В XYII в. карета обрела уже почти все элементы, применяемые в автомобиле: кузов, рессорную подвеску, шкворень передней оси, тормоза, прочные и легкие колеса с надетой на них примитивной металлический, позже – гуттаперчевой шиной.

На протяжении многих веков и тысячелетий основной движущей силой наземного транспорта были сначала быки и ослы, затем лошади и другие крупные домашние животные. Но все время человека не покидало желание найти какой-то иной вид энергии, не подверженный усталости, болезням и чувству голода. Такой энергией поначалу был ветер.

О сухопутном применении паруса сохранилось мало сведений. Однако в одной из летописей говорится, что князь Олег при походе на Царьград (Константинополь) поставил свои ладьи на колеса.

В России в 1752 году крепостной холоп из Нижнегородской губернии Леонтий Шамшуренков сделал "самобеглую коляску". Она приводилась в движение усилиями 2-х человек.

В 1791 году Иван Петрович Кулибин (1735–1818 гг.), земляк Шамшуренкова, создал более современную конструкцию "самобеглой коляски" (рисунок 1.4) Он вместо 4-х применил только 3 колеса. Равномерное движение коляски обеспечивал большой маховик, расположен-

ный под рамой коляски. Кроме того, имелась своеобразная коробка скоростей с передвижной ведущей шестеренкой и тормозные устройства на специальных пружинах, плавно останавливающие экипаж. Механизм коляски был настолько остроумен, что позволял совершать довольно быструю езду в гору и медленную с горы. Два человека располагались на сиденьи в открытом кузове в качестве пассажиров, а третий находился сзади, попеременно поднимая ноги, он надавливал приводные рычаги, приводя коляску в движение. Он же и управлял экипажем.

В 1690 г. француз Дени Папен построил паровую машину, состоящую из цилиндра и поршня, которая получила название "атмосферной". Принцип работы машины заключался в том, что на дно цилиндра под поршень наливалась вода, которая подогревалась горелкой. В результате нагрева пар выталкивал поршень вверх. Затем горелка убиралась, а поршень охлаждался холодной водой и под действием атмосферного давления возвращался в нижнее положение. Цикл длился одну минуту. Эта машина оказалась неработоспособной.

Использовав идею Папена, английский кузнец Томас Ньюкомен построил «водоотливную машину». Чтобы каждый раз не кипятить под поршнем воду, он соединил трубкой паровой котел и цилиндр. В цилиндр сначала подавался пар из котла, а затем – холодная вода из бочки, которая конденсировала пар.

Иван Ползунов в 1763 году спроектировал первую паровую машину для приведения в действие воздушных мехов на Колывано-Воскресенских заводах, состоящую из 2-х пароатмосферных цилиндров ньюкоменского типа. Построенная в мае 1766 года (сам Ползунов, надорвав свои силы, умер за неделю до пуска машины) она в ноябре того же года была выведена из строя и заброшена.

Машина Ньюкомена была неэкономичной, однако, после усовершенствования в 1784 г. Джеймсом Уаттом – механиком университета в Глазго, паровая машина стала прототипом мирового универсального механического двигателя, преобразовавшего не только производство, но и весь уклад жизни народов. Уатт добавил конденсатор, парораспределитель (золотник) и подачу пара по обе стороны поршня. Он же ввел оценку мощности в лошадиных силах.

Паровая машина позволила создать транспортную самоходную единицу, теоретически любой мощности и независящую от условий погоды. Приспособленная для вращательного движения, она стала основой технического прогресса на всех видах транспорта.

Рисунок 1.5 – Паровая повозка Кюньо

Впервые в качестве двигателя паровой двигатель был использован французом Никола-Жозефом Кюньо (1715–1804). Его "паровая телега" (рисунок 1.5) была изготовлена в 1769 году в мастерских парижского арсенала и предназначалась для транспортировки орудий и другой военной техники. Телега имела 3 колеса, причем переднее колесо было и ведущим и направляющим. Котел подвешивался впереди переднего колеса

топкой в сторону движения. Скорость движения повозки доходила до 4 км/ч. Через каждые 15 минут движения повозке требовалось столько же времени для доливки воды и подъема давления пара. "Паровая телега" Кюньо с 1794 года хранится в музее.

В 1801 году Ричард Тревитик построил самодвижущийся пассажирский экипаж "пышущий дьявол", как прозвали его в народе (рисунок 1.6). При испытаниях он перевернулся из-за огромных колес (2,5 м в диаметре) и сломался к радости извозчиков и населения. Сам Тревитик больше не возвращался к своей затее, а стал конструировать паровозы. Но его последователи продолжали разрабатывать и запатентовали повозки своей конструкции. Были разработаны более мощные, более легкие и экономичные паровые двигатели для повозок, скорость которых достигала 30 км/ч. На повозках с паровым двигателем начали применять

эластичные шины, рулевую трапецию, механизм для вращения колес одной оси с разными оборотами – дифференциал, цепной и даже карданный вал от паровой машины к ведущим колесам.

Вскоре на смену тяжелым и маломощным паровым машинам пришел двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Изобретателем ДВС считается французский механик Жак Этьен Ленуар (1822–1900), который в 1860 году построил газовый двигатель. Однако французский военный инженер Филипп Лебон создал проект газового двигателя за 60 лет до Ленуара, но реализовать его не смог, так как трагически погиб в 1804 году. Были и другие предшественники Ленуара, однако его заслуга состоит в том, что он построил не опытный экземпляр, а технологичную, пригодную для производства машину, причем как раз в тот момент и в том месте, где в ней была исключительная потребность.

Использовав разработки Ленуара, подручный продавца из Кельна Николаус Отто сконструировал экономичный газовый двигатель с КПД, достигающим 15 %. Двигатель назвали четырехтактным, так как процесс в нем совершался за четыре хода поршня и соответствовал двум оборотам коленчатого вала. Двигатель в основном использовался в стационарных условиях, так как его масса на 1 кВт достигала 500 кг и требовался большой резервуар для размещения запаса газа.

Наибольший вклад в создание бензинового двигателя, пригодного для использования на транспортных средствах, внесли Г. Даймлер (1834–1900) и В. Майбах (1846–1929). Первый двигатель Даймлера (1882) годился не только для стационарного, но и для транспортного использования. Частота вращения вала двигателя Даймлера была в 4-5 раз больше, чем у газовых двигателей и достигала 900 оборотов в минуту. Значительно уменьшилась масса двигателя.

Еще более экономичный двигатель удалось создать немецкому инженеру Рудольфу Дизелю (1858–1913). В 1893 году им были построены первые образцы двигателя с воспламенением топливной смеси от сжатия, доведенного постепенно до 40 атм. Используя в качестве топлива керосин, двигатель Дизеля достигал КПД 34 %.

Большое значение для развития автомобильного транспорта имело создание ирландцем Джоном Бондом Данлопом надежной пневматической шины, которая была запатентована в 1888 году. Позже оказалось, что эдинбургский инженер Роберт Уильям Томсон получил патент на аналогичную пневмашину в 1845 году. Однако Томпсон умер не оставив наследников и его изобретение осталось забытым.

С развитием феодализма были созданы новые условия для развития материального производства и, следовательно, для транспорта. С ростом производительных сил усилилось общественное разделение труда. На определенном этапе вместо городов – крепостей и городов – центров власти и администрации стали расти города – центры ремесла и торговли. Увеличение объема производства, развитие сельского хозяйства обострили потребность в транспорте как для производственных нужд, так и для внешней межгосударственной торговли. В связи с этим во многих странах производились работы по расширению сети речных, морских и сухопутных путей сообщения.

Открытие новых торговых путей и новых стран в XV–XVI веках ускорило процесс разложения феодализма и возникновения капиталистических отношений в Европе. Это время, известное под названием периода великих географических открытий, положило начало колонизации Африки, Азии и Америки.

К концу XVII века были известны пять материков. Последний, шестой континент – Антарктида был открыт русской экспедицией на судах "Восток" и "Мирный" под командованием Ф. Ф. Беллинсгаузена в январе 1820 г.

В XIX веке появился новый вид сухопутного транспорта – железнодорожный . Первая в мире коммерческая железная дорога была построена в Англии в 1825 году под руководством Стефенсона.

В течение всей предшествующей истории транспортные средства (суда, повозки, животные), как правило, принадлежали владельцу груза, осуществлявшему перевозку.

При капитализме, по мере укрупнения предприятий, усложнения техники, технологии и возрастания объемов производства, хозяину предприятия становилось все труднее содержать собственное сложное и дорогостоящее транспортное хозяйство, которое невозможно было всегда интенсивно использовать. В связи с этим вскоре транспорт выделился в самостоятельную отрасль, выполняющую перевозки грузов и пассажиров для любого клиента за определенную плату. Это позволило ускорить процесс формирования самого транспорта и освободить от сложных функций машинное производство.