История технических инноваций

Вскоре все радиоприёмники стали содержать транзисторы, их даже начали так и называть - «транзисторы». Компоненты ракет, радиолокационных станций, систем управления нельзя представить без транзисторов. Начался очередной виток научно-технической революции, определяющий значение и вес государств в мировой политике и экономике. Советский Союз неоднократно имел все шансы одним из первых включиться в эту гонку. Если бы Лосеву создали не то что благоприятные, а хотя бы элементарно сносные условия для работы, если бы была куплена лицензия на транзисторы, пока она была в свободной продаже…

Но история, как известно, не терпит сослагательного наклонения. Поэтому почти все последующие изобретения, связанные с полупроводниковой техникой, были сделаны в США. А наша отечественная техника, несмотря на свои многочисленные преимущества, надолго приобрела недостаток, связанный со слабой электроникой.

Итак, начинается стремительное развитие полупроводников. Постоянно улучшаются их рабочие характеристики, повышается надёжность. Для удовлетворения непрерывно возрастающих запросов на усложнение техники требуется всё большее количество транзисторов. Особенно важной становится задача уменьшения их размеров.

Гордон Мур, Шелдон Робертс, Евгений Клайнер, Роберт Нойс, Виктор Гринич, Джулиус Бланк, Джин Хоерни и Джей Ласт в 1957 году за собственные средства приступают к разработке технологии массового производства кремниевых транзисторов по методу двойной диффузии и химического травления. Эта технология позволяла одновременно получать на одной пластине сразу сотни транзисторов. Через полгода работы они смогли продать компании IBM 100 первых транзисторов по цене $150 за штуку.

Так появились интегральные схемы (чипы), которые в 1960-е годы сразу же стали использовать в производстве калькуляторов и компьютеров. Это позволило на порядок уменьшить размеры приборов и увеличить их производительность.

В 1970-х годах стали рождаться фирмы, являющиеся сегодня супергигантами мировой экономики. Так, в 1968 году Гордон Мур и Роберт Нойс основали Intel. Компания MOTOROLA, до этого специализировавшаяся на производстве автомобильных радиоприемников, в 1974 году активно включается в техническую гонку и выпускает на рынок микроконтроллер MC6800, который на долгие годы становится востребованным в автомобильной и бытовой электронике.

Рынок электронных компонентов стал для промышленности своего рода «клондайком», где поворотливые компании сколачивали миллионы и миллиарды. Небывалыми темпами строились заводы по производству микросхем, старые компании очень быстро разорялись или перепрофилировались. Производство ламп свёрнуто ударными темпами, зато постоянно расширяется номенклатура выпускаемых полупроводников: аналоговые и цифровые микросхемы, диоды, ВЧ транзисторы и тиристоры. Никогда до этого промежуток времени между открытием и промышленным внедрением не был таким коротким. Но и этого уже было недостаточно. Быстрота развития и изменения интегральных схем привела к принципиально новому принципу создания технических устройств. В 70-е годы в университете Беркли США была разработана программа SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), которая предназначалась для моделирования интегральных схем на электрическом уровне и позволяла проверять правильность работы схемы на уровне виртуальной компьютерной модели. Теперь уже стало не надо создавать физический прототип, чтобы выявить принципиальные ошибки проектирования схемы - это можно было быстро сделать на модели.

К сожалению, СССР с его плановой экономикой не мог угнаться за Западом. Нельзя сказать, что ничего не делалось: в 1963 году был создан Центр микроэлектроники в г. Зеленограде; Ф.А. Щиголь разработал планарные транзисторы 2Т312 и 2Т319, ставшие основным активным элементом гибридных схем; в 1964 году созданы первые интегральные схемы ИС - «Тропа» с 20 элементами на кристалле; в 1966 году начат выпуск логических и линейных интегральных схем; в 1968 НИИ «Пульсар» выпустил партию первых гибридных тонкопленочных итегральных схем с планарными бескорпусными транзисторами, предназначенных для телевидения, радиовещания и связи; в 1969 году Жорес Иванович Алферов сформулировал и практически реализовал свои идеи управления электронными и световыми потоками в полупроводниках. В 2000 году за исследования в области информационных и коммуникационных технологий он был удостоен Нобелевской премии.

Но всё же отечественная промышленность неудержимо отставала от мировой. К середине 1990-х годов российская электроника имела годовые объемы вложений 150 млн. долларов, а мировой рынок оценивается в 210 млрд. долларов. Результаты этого отставания сегодня мы воочию можем увидеть в магазине: в продаже нет ни отечественных телефонов, ни компьютеров, ни другой многочисленной техники со сложной электроникой.

Сегодня развитие техники, связанное с уменьшением размеров полупроводниковых приборов, с увеличением их быстродействия, продолжается уже на наноуровне. В 2006 году в США создан транзистор из одиночной молекулы углерода, ученым из IBM удалось впервые в мире создать полнофункциональную интегральную микросхему на основе углеродной нанотрубки, способную работать на терагерцевых частотах. Такой второй качественный скачок, позволит, как это случилось в 1960-е годы, создать совершенно новую элементную базу, отличающуюся высокой компактностью, низким энергопотреблением и невиданным ранее быстродействием. Первый скачок позволил создать совершенно новый тип техники, не имевший ранее аналогов - компьютер.

Это вызвало к жизни новые виды досуга, например, такие как компьютерные игры, появилась всемирная сеть Интернет, мощный рывок сделала медицина, создание человеко-машины - Киборга стало вполне реальной перспективой самого ближайшего будущего. И причина всех этих иземений - изобретение какого-то неприметного полупроводникового транзистора.

Что будет создано на новом витке полупроводниковой революции? И какое место займёт на новом рынке российское производство? Ждать осталось недолго.

Темы для докладов и рефератов

Принцип действия, устройство и технология изготовления полупроводникового транзистора.

Жизнь и изобретения Олега Владимировича Лосева.

История развития компании «Intel».

Экономические и социальные последствия полупроводниковой «революции».

Нанотранзисторы будущего.

Дискуссии

Как обеспечить развитие технических инноваций в России?

Литература

Гуреева, Ольга. Транзисторная история / О. Гуреева. Компоненты и технологии. №9. 2006.

Сайт журнала «Наука и жизнь» - www.nkj.ru

3. Освоение человеком окружающего пространства

Как любой биологический вид, человек стремится максимально расширить пространство своего обитания. Но у человека по сравнению со всеми другими живыми соседями по планете есть преимущество - он не только приспосабливается к среде, он ее изменяет. Это позволяет ему осваивать не только земную поверхность, но и те пространства, в которых он физически не может существовать без созданных им технических средств.

Освоение каждой природной стихии имеет свои особенности, но при этом здесь можно увидеть некоторые общие закономерности.

Сначала отдельный герой совершает подвиг и пересекает некоторое пространство, которое до него никто не пересекал (Магеллан совершает кругосветное путешествие, Гагарин облетает Землю по орбите). Его имя навсегда заносится в Историю, ему посвящают книги, поэмы и фильмы.

Затем начинается научное изучение этого пространства и его военное использование. На этом этапе в осваиваемой среде можно встретить тех, чье любопытство сильнее страха смерти, и тех, кто пришел сюда по приказу.

Затем появляются те, у кого страх компенсируется желанием получить прибыль. Начинают движение торговые караваны, состоящие из верблюдов, судов, самолетов. Пространство бороздят путешественники-экстремалы, смысл жизни которых заключается в движении и преодолении.

Далее среда постепенно встраивается в экономику, она дает работу людям самых различных традиционных профессий. Появляются новые профессии, связанные именно с этой средой: моряки, водолазы, летчики, космонавты. Появляются первые пассажирские маршруты.

И, наконец, окончательную победу над пространством знаменует массовый турист, который оказывается здесь, как и ученый, тоже из любопытства, но в отличие от него, не готовый жертвовать жизнью. Более того, он не согласен поступиться даже малейшей долей привычного комфорта. Ему не просто хочется смотреть на горы с высоты, ему желательно при этом сидеть в мягком кресле и кушать курицу с грибами. Конечно, за это турист не попадет в историю, но он почувствует гордость за свою причастность к цивилизации, построившей такой красивый и комфортабельный дирижабль, авиалайнер или космолет, и за людей, однажды воплотивших мечту оторваться от земли.

3.1 Земля

Автомобиль стал частью одежды, без которой мы чувствуем себя неуверенными, неприкрытыми и незаконченными.

Маршалл Маклюэн

Время, место	Событие
1769 г., Франция	Жозеф Кюньо изобрел первую паровую повозку для передвижения тяжёлых орудий
1802 г., Англия	Ричард Тревитик создал паровой экипаж
1804 г., Англия	Ричард Тревитик поставил паровой экипаж на рельсы
1825 г., Англия	Георг Стефенсон открыл первую железную дорогу Стоктон и Дарлингтон протяжённостью 50 километров
1828 г., США, Балтимор	Появление первой конки
1828-1839 г., Шотландия	Роберт Андерсон изобрел первый экипаж на электрической тяге
1834 г., Россия	Братья Черепановы запускают первый российский паровоз
1837 г., Россия	Начал ходить первый пассажирский поезд Санкт-Петербург - Царское Село
1852 г., США, Нью-Йорк	Альфонс Луба изобрёл рельсы с жёлобом для реборды колеса
1876 г., США	Впервые для постройки дороги используется асфальт
1879 г., Германия	Вернер фон Сименс создает электрический локомотив
1880 г., Россия	Фёдор Аполлонович Пироцкий сделал вагон конки на электрической тяге
1881 г., Германия	В. Сименс открыл трамвайное сообщение в пригороде Берлина
1882 г., Германия	Вернер фон Сименс запустил первую троллейбусную линию в предместье Берлина
1885 г., Германия	Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах прокатились на собранном ими мотоцикле
1887 г., Германия, Штудгарт	Готтлиб Даймлер построил первый тепловоз
1889 г., Германия	Даймлер и Майбах построили первый автомобиль
1895 г., Германия	Карл Бенц изготовил первый автобус с двигателем внутреннего сгорания
1909 г., Германия	Рудольф Дизель разработал тепловоз для работы на железной дороге
1909 г., Россия	Начался выпуск серийных отечественных автомобилей
1913 г., США	Генри Форд запустил конвейерную систему сборки автомобилей
1908 г., Венгрия	Аньос Джедлик создал автомобильчик на электрической тяге
1926 г., Россия	Открытие движения электропоездов в СССР по маршруту Баку - Сабунчи

За последние полтора века лет земной ландшафт сильно изменился. Первое, что бросится в глаза (если они есть) пришельцам из космоса, это множество дорог, автомобильных и железных, опутывающих паутиной разной плотности практически всю Землю. По этим паутинкам ползут миллионы букашек - автомобилей и тысячи червячков - железнодорожных составов. Открывшаяся пришельцу картина позволит сделать вывод о том, что здешняя цивилизация успешно освоила твердое пространство своей планеты.

И он будет совершенно прав. Дорога - непременный символ человеческого присутствия, знак того, что люди не просто здесь были, а они тут живут, строят, торгуют, путешествуют. Частая необходимость передвигаться из одного пункта в другой заставляет людей проделывать трудоемкую работу по приспособлению пространства для легкого и безопасного передвижения на имеющихся транспортных средствах.

Само собой, что долгие тысячелетия единственным транспортным средством передвижения были ноги. В этом случае первым усовершенствованием, относящимся к транспорту, можно считать обувь. Такое приспособление позволило человеку передвигаться быстрее и комфортнее, чем раньше. Собственно, в этом и заключается смысл изобретения всех последующих наземных средств передвижения.

Достоинства ног, как транспортных средств, весьма значительны: во-первых, они даются сразу при рождении в комплекте с головой, руками и туловищем; во-вторых, управлять ими несложно, даже если голова в предоставленном комплекте является самым слабым местом; в-третьих, проходимость ног очень высока. Но даже при такой высокой проходимости стволы упавших деревьев, кустарник, речки и пр. значительно мешают движению и уменьшают скорость. Поэтому люди выбирали для движения не самый краткий прямой путь, а наиболее удобный и быстрый. Этот путь постепенно совершенствовался: кусты вырубались, через речки перекидывали дерево, ямы засыпали и т.п. Так появились дороги.

Но при всех перечисленных достоинствах ноги имеют существенные недостатки: во-первых, низкую скорость, в среднем, что-то около 5-7 км/ч; во-вторых, невысокую грузоподъемность, которой часто едва хватает для передвижения остальной части тела, особенно, если человек не дружит с физической культурой.

Для устранения этих недостатков догадались использовать домашних животных: ослов, быков, лошадей, лам, верблюдов, страусов. У них и средняя скорость и грузоподъёмность побольше, чем у человека. Но пешеходную тропинку пришлось расширять, вместо бревнышка через реку стало необходимо строить полноценный мост. Появление колеса, а затем хомута и подков повысило эффективность использования домашних животных. Это позволило создавать большие государства, простирающиеся на огромных пространствах. Но дороги вновь пришлось совершенствовать. Лучше всех это сделали в свое время римляне, о чем мы уже говорили выше.

Обсуждение этих совершенно понятных и очевидных фактов понадобилось для того, чтобы подчеркнуть принципиально важные моменты:

Для транспортировки важны скорость и грузоподъемность.

Повышение скорости и грузоподъемности осуществляется двумя путями: совершенствование транспортных средств; совершенствование дорог, по которым эти средства перемещаются.

Иногда, когда транспортное средство кардинально меняется, для него требуются совершенно новые дороги.

Сколь бы велики не были затраты на постройку дорог и создание новых средств передвижения, они, рано или поздно, окупаются.

С времен Римской империи до XVIII века принципиальных изменений в средствах сухопутного движения не происходило: телеги с каменными колесами были заменены изящными каретами, но по-прежнему их толкала мускульная сила лошадей, ослов и прочих верблюдов.

Ситуация кардинально изменилась с изобретением парового двигателя. В 1769 году французский артиллерийский офицер Жозеф Кюньо осуществил попытку его установки на повозку для передвижения тяжёлых орудий. Максимальная скорость этого устройства составляла всего 4 км/ч, но он мог буксировать до 5 тонн. Из этих данных можно сделать заключение, что установка по своим габаритам напоминала современный танк, но значительно уступала ему в скорости и маневренности. Главной проблемой сухопутного парохода были тормоза и повороты. Во время испытаний на улицах Парижа чудо паровой техники, пробив стену, въехало внутрь одного из зданий. После неоднократных несчастных случаев в 1771 году проект был закрыт.

Более изящная конструкция парового экипажа была создана английским конструктором Ричардом Тревитиком в 1802 году. Но и этот агрегат, двигаясь со скоростью 10 км/ч, отчаянно дымил и грохотал так, что никому в голову не могло прийти использовать его для увеселительных прогулок или для поездки на работу. Но самое главное было сделано: мускульная сила уступила место механической не только на море, но и на суше. Неуклюжий агрегат выглядел как паровоз, а ездил как автомобиль. Никто из его современников не увидел в забавной технической диковинке транспорт будущего, изменивший облик целой планеты.

Тяжелый прародитель будущего автомобиля проваливался в мягкий грунт. Для решения этой проблемы в 1804 году Ричард Тревитик догадался поставить свою машину на чугунные рельсы. Так первый механический динозавр дал старт железнодорожному направлению развития технической эволюции наземного транспорта.

Английский изобретатель Георг Стефенсон смог усовершенствовать паровые двигатели, 25 июля 1814 года построенный им локомотив потянул восемь нагруженных вагонов, весивших более тридцати тонн, со скоростью 5,5 км/час. Перспектива использовать паровоз не для развлечения толпы зевак, а для перевозки людей стала вполне реальной. И вот 27 сентября 1825 года была открыта железная дорога между городами Стоктон и Дарлингтон протяжённостью 50 километров. Тысячи людей пришли посмотреть на это невиданное ранее зрелище. Поезд состоял из шести вагонов, гружённых углём и мукой, так же были предусмотрены места для смельчаков. Таких набралось более шестисот! Именно столько народу прокатил Стефенсон на протяжении всего пути.

Паровоз начал свое историческое шествие. Вскоре скорость паровозов усилиями упорного Стефенсона была доведена до 22 км/ч. Он построил ещё одну железную дорогу между Ливерпулем и Манчестером, в которой остро нуждалась хлопкоперерабатывающая промышленность.

Стефенсон впоследствии был вознагражден за свои старания и стал очень обеспеченным человеком. Своему сыну он оставил не только много денег, но, что значительно важнее, и свое дело, которое сын успешно продолжил.



В августе 1834 года для нужд Нижнетагильских заводов усилиями Ефима Черепанова и его сына Мирона был «пущен на колесопроводы» первый русский паровоз. Он перевозил 3,5 т груза со скоростью до 15 км/ч по чугунной рельсовой дороге.

Царскосельская железная дорога, построенная на три года позже черепановской, положила начало строительству в России сети железных дорог. 13 октября 1837 года первый поезд отправился по железной дороге общего пользования Санкт-Петербург - Царское Село.

1 ноября 1851 г. состоялось официальное открытие движения на Петербурго-Московской железной дороге. На дорогу из Петербурга в Москву первый состав потратил 21 час 45 минут. В петербургской прессе отмечали фантастическую скорость движения, при которой «…только ветер свистит…».

Но совершенствование паровозов бессмысленно без соответствующего улучшения дороги. Хрупкие чугунные рельсы заменили на стальные. Появились железнодорожные станции, семафоры, стрелки. Основные перевозки, ранее осуществлявшиеся по рекам, перешли к железным дорогам, которые превратились в «кровеносные артерии» промышленности и экономики.

Работяги-паровозы были главными тружениками при промышленном освоении пространств Северной Америки, Сибири и Дальнего Востока, внесли неоценимый вклад в победу над нацизмом в годы Второй Мировой войны. Сегодня почти на каждой крупной железнодорожной станции России можно видеть паровоз, заслуженно помещенный за свои трудовые подвиги на почетную стоянку.

До изобретения двигателя внутреннего сгорания, земля безраздельно принадлежала железнодорожному транспорту. С ним соревновались только лошади, которые неизменно проигрывали не только в грузоподъемности, но и в быстроте. Кто не видел, как в вестернах герой обязательно скачет вслед за поездом, идущим куда-то в бесконечные пространства Дикого Запада?! Действительно, именно в США отмечался гигантский размах железнодорожного строительства. Там, где проходила железная дорога, начинался промышленный бум: строились заводы, фабрики, развивалось предпринимательство. Ковбоям только и оставалось, что скакать вслед за поездом, символизирующим технический прогресс и новый - индустриальный - уклад всей жизни. В конце XIX века был достигнут наивысший уровень прироста мировой железнодорожной сети в истории. Железнодорожные капиталовложения считались очень выгодными. Земля, недвижимость - все это резко дорожало после того, как в этой местности прокладывалась железная дорога.

Правда, мало кто знает, что сила водяного пара достаточно активно использовалась и в автомобильном транспорте. В 1900 году примерно половина автомобилей в США была на паровом ходу, а в 1906 году паровой автомобиль фирмы Stanley установил рекорд скорости - 203 км/ч! Но это мало что меняло: в объемах товарных и пассажирских перевозок автомобили на порядок проигрывали железнодорожному транспорту.

Появились более компактные, мощные и экономичные двигатели внутреннего сгорания. Естественно, что их тут же попытались приспособить для железнодорожного транспорта. Первый локомотив, использовавший двигатель внутреннего сгорания, был построен Готтлибом Даймлером. Похож он был, скорее, на дрезину, чем на современный тепловоз. Демонстрация изобретения произошла 27 сентября 1887 года в Штутгарте на фольклорном фестивале, где первый в мире тепловоз работал в качестве аттракциона. Первый тепловоз для серьезной работы на настоящих железных дорогах был разработан Рудольфом Дизелем в 1909 году.

С изобретением новых двигателей, более легких, чем паровые, снова вспомнили о прародителе паровозов. В 1885 году Даймлер собрал и запатентовал «Reitwagen», установив небольшой двигатель на деревянную раму с деревянными же колесами. Майбах проехал на этом странном двухколесном агрегате 3 км с бешеной скоростью в 12 км/ч. Так появились мотоциклы.

Как можно догадаться, Даймлер и Майбах занимались в это время тем, что пытались ставить созданные им ранее двигатели внутреннего сгорания на все, что может ездить. В 1889 году друзья и компаньоны построили свой первый автомобиль. Он уже был похож не на пароход, как первый автомобиль французов, а на карету без лошади.

Конкуренцию Даймлеру и Майбаху составил Карл Бенц, также занимающийся установкой двигателей на повозки. В 1895 году К. Бенц изготовил первый автобус с ДВС. В 1896 году Г. Даймлер изготовил первое такси и грузовик. Позже Даймлер и Бенц объединились в одной фирме - «Мерседес-Бенц», успешно существующей и сегодня. Именно Даймлер, Майбах и Бенц стали основателями мировой автомобильной промышленности. Зародившись в последнем десятилетии XIX века в Германии, Франции и Англии, «автопром» стал локомотивом, основой всей мировой промышленности и экономики.

Первые серийные отечественные автомобили были собраны в Риге на Русско-Балтийском вагонном заводе. Первую машину, собранную 8 июня 1909 года, можно увидеть в экспозиции Политехнического музея в Москве.

С 1913 года американский изобретатель и промышленник Генри Форд запустил конвейер по сборке автомобилей. Это позволило повысить качество и быстроту сборки автомобилей, снизить их стоимость и сделать доступным приобретение более широкими слоями общества. Паровозу пришлось потесниться - началась эра автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Их стали использовать для перевозки грузов, пассажиров, в военных целях, ведь они могли двигаться по обыкновенной проселочной дороге и не требовали постройки очень трудоемкой и дорогой «железки».

Не случайно Первую мировую войну историки окрестили «войной моторов». В начале войны у Франции, например, было всего 110 грузовиков, 50 тракторов и 132 аэроплана. А в 1918 году французы имели 70 тыс. грузовиков и 12 тыс. аэропланов! Кроме этого, на территории Франции находилось более 100 тыс. грузовиков британской и американской армий. Не случайно главным победителем в этой войне называют двигатель внутреннего сгорания: в ходу была такая фраза: «Победа союзников над Германией - это победа грузовика над паровозом».

Пожалуй, именно автомобиль можно назвать одним из главных технических средств ХХ века, изменивших не только жизненный уклад, но даже природный ландшафт планеты. В 1895 г. в США было 4 автомобиля; сегодня количество автомашин на Земле уже достигает 1 миллиарда. Естественно, что для такого количества автомобилей требуется огромное количество дорог, заправок, нефтеперерабатывающих заводов и т.п. В 1956 году президент США Дуайт Д. Эйзенхауэр с гордостью подчеркивал: «Площадь всего дорожного покрытия такова, что на ней могут уместиться две трети всех автомобилей США. Из бетона, пошедшего на строительство дорог, можно… проложить 6 пешеходных дорог до Луны».

В США распространение автомобиля изменило облик и инфраструктуру американских городов. Люди стали предпочитать жить в пригородах, а на работу в центр ездить на собственном автомобиле. С 1945 по 1954 год 9 млн. людей переехали жить в пригороды. Всего с 1950 по 1976 год число американцев, живущих в больших городах, выросло на 10 млн., а в пригородах - на 85 млн.! К 1976 году в пригородах жило больше американцев, чем в больших городах или в сельской местности. Та же тенденция наблюдается и во всех остальных индустриально развитых странах, в том числе и в России: деревни умирают, мегаполисы разрастаются до неимоверных размеров.

Но автомобиль изменил не только пейзаж, он изменил мышление людей. Некоторые ученые полагают, например, что изобретение стартера, позволившее женщинам самостоятельно заводить автомобиль, привело к тому, что представительницы слабого пола занялись бизнесом, а это, в свою очередь, открыло дорогу эмансипации. Даже мода оказалась зависимой от вездесущих автомобилей: женщинам, работавшим на конвейерах Генри Форда, просто из соображений техники безопасности приходилось укорачивать свои прически, это вызвало в 20-е годы ХХ века во всем мире моду на женскую короткую стрижку «боб». По данным социологического исследования 60-х годов прошлого века, почти 40% предложений о браке в США были сделаны в автомобиле. 90% американских семей проводят свой отпуск на колесах; к 1964 году суммарное количество автотуристов за всю историю страны составило 5 млрд. человек.

Первый неуклюжий паромобиль в результате технической эволюции дал жизнь огромному количеству видов, подвидов автомобилей: легковые автомобили (седан, лимузин, купе, хэтчбек, универсал и фургон, кабриолет, родстер, ландо и фаэтон), грузовики, автопоезда, автофургоны, внедорожники, вседорожники, автомобили-амфибии, гоночные автомобили, автобусы, специализированные пожарные машины, автоцистерны, контейнеровозы, эвакуаторы и т.п.

Все самые современные технические разработки в первую очередь реализуются в автомобильной технике. Вот несколько из последних новинок:

Программа Ford Active Park Assist может поставить автомобиль на стоянку без помощи водителя. Достаточно нажать на кнопку и снизить скорость до 20 миль в час. Специальные сканеры найдут свободное место для автомобиля и поставят его на нужное место.

В автомобиле Infiniti EX будут установлены камеры, позволяющие произвести обзор с каждого угла автомобиля и построить картинку с видом автомобиля сверху. Это позволит водителю быстро ориентироваться в дорожной ситуации.

Улучшенный вариант круиз-контроля в автомобилях Lexus - система Lane Keep Assist не только позволит выдерживать заданный режим скорости, но подскажет водителю правильное направление движения в потоке машин и даже перестроит автомобиль в нужный ряд.

Все автомобильные новшества только последних трех лет не уместились бы в эту книгу, и с каждым днем их становится ещё больше! Производители борются за своего покупателя не на шутку.

А очень дорогой, красивый, комфортный, напичканный самой современной электроникой автомобиль уже не очень хочется гонять по ямам и кочкам проселочных дорог. Для него требуется хорошая автомобильная дорога - автомагистраль, сложное инженерное сооружение, для постройки которого требуется специальная дорожно-строительная техника и соответствующие строительные материалы. И асфальт - самый главный среди них. Его впервые применили в 1876 г. в США. В 1892 г. так же в Америке была построена первая дорожная конструкция из бетона. Но в конечном итоге предпочтение было отдано асфальту. Во-первых, он может укладываться ровно и, в то же время, обладает необходимой шероховатостью. Во-вторых, покрытие из асфальта легко ремонтируется, моется, убирается, на нём хорошо держится любая разметка. В-третьих, асфальт застывает значительно быстрее бетона, поэтому ремонт асфальтовой дороги требует нескольких часов, тогда как ремонт по бетону требует прекращения движения минимум на сутки.

Первым, кто наладил изготовление асфальта в России, был инженер И.Ф. Буттац. Стоимость 1 м² покрытия составляла 14 руб. По тем временам и это было немало, но цена дороги с твердым покрытием неизменно росла. Стоимость же современной автомагистрали является очень большой и составляет (в зависимости от региона) от 2 до 50 миллионов долларов за один километр! Это намного превышает стоимость постройки километра железной дороги. Теперь уже железнодорожный транспорт получил преимущества перед своим автомобильным конкурентом по стоимости обустройства дороги для движения. Еще одним важным козырем рельсовых «коней» перед асфальтовыми является то, что они могут быть электрическими, а значит, более экологически чистыми.

Интересен тот факт, что электромобиль был изобретен даже раньше, чем локомотив на электрической тяге. Между 1828 и 1839 годами (точная дата неизвестна) шотландец Роберт Андерсон изобрел первый экипаж на электрической тяге. В 1900 году Фердинанд Порше сконструировал электромобиль с четырьмя ведущими колёсами, в которых располагались приводящие их в движение электродвигатели. Это уже был настоящий автомобиль. А в 1910-х годах в такси Нью-Йорка уже работало до 70 тыс. электромобилей! Но появление бензинового двигателя надолго убило это перспективное направление развития автомобильной техники, так как низкая электроемкость аккумуляторов не позволяла электромобилю сравниться с автомобилями по дальности пробега без заправки.

Первые поездки локомотива на электрической тяге были осуществлены в 1838 году. Но официально признанной датой появления электрической тяги на железной дороге считается 31 мая 1879 года. В этом году на Германской промышленной выставке демонстрировался электровоз, созданный талантливым немецким инженером Вернером фон Сименсом. Мощность этого электрического локомотива была небольшой - всего 13 лошадиных силы. Скорость тоже была невелика - 6,5 км/ч. Длина трассы - 300 м. Электродвигатель питался от сети постоянного тока напряжением 160 В. По сложившейся традиции, первенец электрического движения, так же как и первый тепловоз, служил аттракционом и катал посетителей по территории выставки (скамейки вмещали 18 пассажиров). За четыре месяца услугами нового транспортного средства воспользовались 86 000 посетителей выставки. Так что стоит внимательно присматриваться к техническим развлекательным диковинкам на различного рода технических выставках! Если повезет, можно стать свидетелем рождения транспорта будущего.

После Первой мировой войны начинается мировая электрификации железных дорог. Электрифицируется не только Германия, но и Италия, Франция, Швейцария. В России проекты электрификации железных дорог имелись еще до Первой мировой войны, и это неудивительно, так как в области электротехники у российских ученых был неплохой задел. Б.С. Якоби, В.Н. Чикалёв, Д.А. Лочинов и П.Н. Яблочков ещё в 1838 году разработали теорию обеспечения движения электрического транспорта. А Фёдор Аполлонович Пироцкий ещё в 1876 году на участке железной дороги между Белоостровом и Сестрорецком осуществил передачу электроэнергии по рельсам. В 1880 году он уже заставил двигаться на электрической тяге вагон конки. Владельцы акционерных обществ конно-железных дорог прозорливо увидели в электрическом вагоне опасного конкурента и сделали все, чтобы идеи Пироцкого не были реализованы на практике. К сожалению, им это удалось, и только спустя 12 лет (в 1892 году) в Киеве началось трамвайное движение. Затем трамвайные линии построили в Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринославе. Масштабная работа по использованию идеи электрической тяги на железной дороге практически начала осуществляться только в Советском Союзе. В 1926 г. было открыто движение электропоездов между Баку и нефтепромыслом Сабунчи. Уже к 1935 году в СССР было электрифицировано 1907 км путей.

Электрический двигатель в борьбе с двигателем внутреннего сгорания на железной дороге по-прежнему имеет большие успехи, чем на асфальте. Объясняется это отсутствием легких и энергоемких устройств хранения электрической энергии для автономного транспорта, тогда как железнодорожный локомотив «привязан» к своей дороге и поэтому ему можно легко подавать электроэнергию по рельсам или проводам. В настоящее время общая протяженность электрических железных дорог во всем мире продолжает расти и достигла 200 тыс. км, что составляет примерно 20% общей их длины. Это, как правило, наиболее грузонапряженные линии, горные участки с крутыми подъемами и многочисленными кривыми участками пути, пригородные узлы больших городов с интенсивным движением электропоездов.

Значение железной дороги для России, имеющей огромные неосвоенные пространства, трудно переоценить. Даже сегодня, во втором десятилетии третьего тысячелетия в нашей стране осталось немало таких уголков, которые соединяются с остальным миром посредством железной дороги. Железная дорога не только остается основной транспортной артерией страны сегодня, но имеет большие перспективы на будущее. Быстрый, дешевый обмен большим количеством грузов между Европейским и Азиатским центрами мировой экономики еще долго будет определять стратегическую важность железной дороги не только для нашей страны, но и для всего мирового сообщества.

Сегодня стоит задача увеличения скорости прохождения грузов по Транссибирской магистрали до 200 км/ч и выше. Конечно, это будет стоить огромных денег, но нужно не забывать пункт 4 выделенных нами выше моментов. Постройка таких скоростных трасс - хорошие инвестиции в будущее, наследство, которое не стыдно оставить последующим поколениям россиян.

У железнодорожного локомотива есть еще и меньший брат, проживающий преимущественно в больших городах - трамвай.

Предыстория его рождения начинается в городе Балтиморе (США, штат Мэриленд), где в 1828 году была открыта первая в мире конка - городская железная дорога, вагоны которой приводились в движение тягловыми животными. Для этого приходилось строить железную дорогу, рельсы которой выступали на 15 см над уровнем земли. Конка смогла повысить производительность лошадиного труда: теперь лошадь смогла перемещать значительно больший груз. Но высокие рельсы мешали всем остальным участникам движения. Поэтому, по-настоящему успешными конки стали только после того, как в 1852 году Альфонс Луба изобрёл рельсы с жёлобом для реборды колеса. Это позволяло помещать рельсы на уровне дороги.

Но лошади не могли работать больше четырех-пяти часов, требовали регулярного кормления и ухода. Человек в этом плане более неприхотлив, но рабский труд уже тогда был отменен, а попеременное использование пассажиров в качестве тягловой силы не нашло бы среди них должного понимания.

Отцом-изобретателем трамвая считается Вернер Сименс. На той памятной Германской промышленной выставке 1879 года, о которой мы уже говорили, электрический локомотивчик получил дальнейшее развитие не только в качестве огромных и мощных магистральных электровозов, способных перевозить многокилометровые груженые составы, но и в качестве городского пассажирского транспорта.

После успеха с выставочным аттракционом, Сименс приступил к строительству электрической трамвайной линии. Моторный вагон получал ток напряжением в 100 вольт через оба рельса. Мощность мотора трамвая составляла 5 киловатт. Максимальная скорость движения составляла 20 км/ч, чего вполне хватало для городских улиц. В 1881 году первый трамвай, построенный компанией Siemens & Halske, прошёл 2,5 км по железной дороге между Берлином и Лихтерфельдом, тем самым открыв трамвайное движение. В том же году Сименс построил трамвайную линию такого же типа в Париже. В 1885 году трамвай появился в Великобритании в английском городе-курорте Блекпуле. Как видно, Сименс был очень деятельным человеком, талантливым организатором и бизнесменом. Очень жаль, что приоритет российского инженера Пироцкого в области электрического движения не был реализован с размахом Сименса. Может быть, сегодня бы по всему миру бегали электропоезда не только немецкой фирмы Siemens, но и российской фирмы «Пироцкий».

Использование первых трамваев в США оказалось неудачным. Напряжение, подаваемое на рельсы, во время дождя приводило к гибели кошек и собак, да и для человека было небезопасным. Поэтому вскоре электричество убрали, а вагоны снова потянули лошади.

Бурное развитие трамваев в США началось после того, как инженер Фрэнк Спрейг (Frank J. Sprague) создал токосъёмник - троллейную штангу. Троллейный токосъёмник был надёжен и безопасен. В 1888 году в Ричмонде (штат Вирджиния) открылась трамвайная сеть, созданная Спрейгом. Очень скоро такие же системы появились во многих других городах США, и трамвай приобрел свой современный облик с токосъемником на крыше.

Золотой век трамваев пришелся на первую треть XX века, они вытеснили своих старых конкурентов - лошадей с улиц городов, а их новый конкурент - автомобиль еще не набрал должной силы и не был массовым.

Конкуренция с автомобилем пошла трамваям на пользу - чтобы удержаться, они постоянно совершенствовались и развивались. Трамвай становился все быстрее, комфортабельнее, экономичнее и бесшумнее, но все же проигрывал автомобилю. Победитель неимоверно расплодился на улицах крупных городов и создал сам себе такие проблемы как смог, транспортные заторы, шум, дефицит мест для парковки и т.п. Это дало трамваю новый шанс.

Возрождение трамвая началось в конце семидесятых годов XX века. Заново открываются трамвайные системы в Канаде, в городах Эдмонтон (1978 г.) и Калгари (1981 г.), в Нидерландах, в Утрехте (1983 г.), во Франции, в Нанте (1985 г.). Если еще недавно угловатый трамвай, похожий на старый бабушкин комод, представлялся раритетом времен Первой Мировой войны, то футуристический вид современных трамваев, напичканных электроникой, не оставляет никаких сомнений в том, что они являются достойными современниками самолетов, ракет и компьютеров.

На городских улицах у трамвая есть электрический двойник, не нуждающийся в железной дороге - это троллейбус - гибрид автобуса и трамвая. Первый российский троллейбус был создан в 1933 году на московском заводе «Динамо», а начал он работу с ноября 1933 года на маршруте от Белорусского вокзала до села Всехсвятского.

Автором первого троллейбуса был все тот же инженер Вернер фон Сименс, назвавший своё изобретение «Electromote». Троллейбусная линия была открыта компанией Siemens & Halske 29 апреля 1882 года в предместье Берлина Галензе.

В том же году в США бельгиец Шарль Ван Депуле запатентовал «троллейбусный ролик» - способ снятия напряжения с электрических проводов при помощи ролика и штанги, установленной на крыше. Это придало троллейбусу «рогатый» вид, отличающий его от всех других видов транспорта.

Рогатый гибрид автобуса с трамваем имеет перед ними ряд достоинств.

Преимущества троллейбуса перед трамваем заключаются в следующем: затраты на строительство троллейбусной линии и ее последующее использование и ремонт значительно меньше, чем трамвайной; троллейбус может объехать препятствие, в том числе, и другой сломавшийся троллейбус; резиновые шины троллейбуса позволяют ему забираться на уклон, недоступный для трамвая; для троллейбуса не требуется выделение отдельной полосы; и, наконец, троллейбус не стучит колесами при движении и является практически бесшумным.

По сравнению с автобусом троллейбусы не загрязняют воздух продуктами сгорания, срок их службы больше, затраты на обслуживание ниже. Двигатель троллейбуса допускает довольно значительные по величине кратковременные перегрузки, что позволяет ему быстро набирать скорость подниматься в большой уклон. Троллейбус может отдавать часть энергии обратно в контактную сеть при спуске с горы или при медленном торможении.

Наряду с достоинствами у троллейбуса есть еще и ряд недостатков. Резиновые шины троллейбуса не дают заземления, как колеса трамвая, поэтому для электробезопасности пассажиров требуется тщательная изоляция токоведущих частей от кузова машины. Самым же уязвимым местом троллейбусов является контактная сеть, которая подвешивается над улицей. При ветре, оледенении, аварии (например, если автомобиль врезается в стойку проводов) она легко выходит из строя. Кроме того, множество проводов контактной сети троллейбуса портит внешний вид улиц, особенно в исторических центрах городов.

Пик развития троллейбусных перевозок в мире пришёлся на первое послевоенное время. Троллейбус создавался альтернативой трамваю, который к тому времени считали устаревшим транспортом. Но трамвай получил новое дыхание и вытеснил троллейбус. Сегодня процесс сокращения троллейбусных линий продолжается. Вполне может так оказаться, что эта ветка технической эволюции скоро прервется, и «рогатый автобус» будет удивлять своим странным видом только посетителей музеев.

В «каменных джунглях» городов обитают редкие технические виды транспортных средств, некоторые из которых весьма экзотичны.

Например, канатные дороги используются не только на горнолыжных трассах. Для грузинского города Чиатура - это основной вид транспорта: десятки линий связывают центр города с рудниками и рабочими поселками.

В некоторых городах строятся монорельсовые дороги, где поезд двигается по одному рельсу, закрепленному на бетонных стойках. Такой транспорт, если он есть, вызывает неизменный интерес у туристов, так как позволяет обозреть окрестности города сверху.

В Японии работает «карлатор» - почти то же самое, что и эскалатор, но с кабинками и креслами, в которых можно с комфортом перемещаться между вестибюлем метро и перроном.

Система, состоящая из нескольких эскалаторов и горизонтально движущихся пешеходных дорожек в Гонконге, имеет длину 790 м и соединяет деловой центр города с жилым районом Mid-Levels, находящимся на 135 м выше по склону горы. Ежедневно эскалаторы перемещают десятки тысяч людей, едущих утром на работу, а вечером домой.

В столице Португалии Лиссабоне для перемещения пассажиров между находящимися на разных высотах районами города используется уникальный вертикальный лифт, ходящий не внутри здания, а в отдельно стоящей шахте. В таком лифте ездят не на этаж своего дома, а в другой район города.

Зубчатая железная дорога сегодня воспринимается как экзотика, тогда она является ровесницей обычной, «гладкой» дороги. Главное достоинство такой дороги, позволившее ей сохраниться до нашего времени - это возможность подниматься в крутой уклон, недоступный традиционному локомотиву. К стандартной двухрельсовой колее добавляется третий рельс в виде зубчатой рейки, за которую на крутых подъемах цепляются зубчатые колеса локомотива. Один из примеров - Будапешт, где с 1874 года по сей день на линию выходит трамвай, преодолевающий с помощью зубчатого рельса перепад высот в 264 м.

Есть и более экзотические примеры. К таким относится O-bahn, разработанный немецкими инженерами фирмы Daimler-Benz. Это автобус, который перемещается в специальных бетонных желобах для колес. Руль в таком транспорте крутить не нужно, из бетонной колеи он выехать не может. Но когда путь заканчивается, этот трамвай на резиновом ходу приобретает свободу и становится полноценным автобусом. Такой гибрид автобуса и трамвая работает в пригородах Аделаиды, крупного города в Австралии.

Лиссабонские трамваи тоже можно отнести к необычным видам транспорта. Они имеют канатную тягу и скошенное днище, чтобы при движении по крутым улочкам португальской столицы пассажирский салон находился в горизонтальном положении. Поэтому эти транспортные средства больше похожи не на трамваи, а на фуникулеры.

В 1924 году на улицы Амстердама вышли автобусы, которые «складывались» не в горизонтальной, а в вертикальной плоскости, чтобы проезжать под низкими арками мостов.

С 1950 году швейцарская компания Oerlicon некоторое время выпускала «гиробусы» - электроавтобусы, в котором энергия запасалась механически путем раскрутки полуторатонного маховика во время остановок.

В 1892 году в США была пущена экологически безупречная подвесная монорельсовая дорога. Пассажир, купив билет, садился в велосипед, подвешенный на опорах к стальному рельсу. А дальше скорость его передвижения полностью зависела от скорости движения его ног. Непонятно, что делать, если один из пассажиров устанет крутить педали и остановится пообедать. Видимо, все остальные пассажиры, следующие за ним, будут вынуждены тоже перекусить.

Интересных проектов, забракованных безжалостным естественным отбором технической эволюции, было много. Как показывает история, иногда забытый проект возрождается в совершенно новом качестве. Кто знает, какой «гадкий утенок» в будущем станет основным наземным транспортом? В какой стране и на какой технической выставке он сегодня развлекает посетителей?

Так что смотрите внимательно!

Темы для докладов и рефератов

История железной дороги на Урале.

Основные службы железнодорожной станции.

Устройство паровоза.

Устройство тепловоза.

Устройство современно электровоза.

Системы современного пассажирского вагона.

Железнодорожный транспорт - самый безопасный.

Назначение и функции железнодорожных войск России.

Перспективы развития железнодорожного транспорта в РФ.

Проект «Урал промышленный - Урал полярный».

Отражение темы железной дороги в кинематографе.

Карл Бенц и Готтлиб Майбах - основатели фирмы «Мерседес».

Вернер фон Сименс - великий инноватор.

История отечественного автомобилестроения.

Устройство современной автомобильной магистрали.

Перспективы использования электромобилей.

Автомобиль - компьютер с колесами.

Обеспечение безопасности в современном автомобиле.

Мировые автогиганты.

Влияние автомобильной промышленности на национальную и мировую экономику.

Устройство современного трамвая.

Экзотические виды общественного транспорта.

Дискуссии

Каким будет пассажирский транспорт будущего?

Чем меньше Человека в управлении автомобилем - тем безопаснее?

Литература

Грушевский С. История автомобилестроения [Электронный ресурс]: http://www.free-lance.ru/users/cooperilla/portfolio/

История автомобилестроения [Электронный ресурс]: http://avtohis - tory.by.ru/

История автомобилестроения в «Крокус-Экспо» // AutoWeek [Электронный ресурс]: http://www.autoweek.ru/review/exhibitions/16663/. - 09.03.2007.

Люди и автомобили [Электронный ресурс]: http://www.peoplecar.ru/

http://www.volgatrade.ru/

http://www.perpetuum.ru/history.htm

http://www.auto-road.ru/

новости интернета и технологий - www|ruformator|ru|news|article05DBF|default|asp

http://electric-avto.ru/history.php

Сайт обо всем самом первом в мире - http://first-ever.ru/tech

3.2 Океан

Главное - ввязаться в бой, а там посмотрим.

Наполеон Бонапарт.

Время, место	Событие
7000 лет до н.э., Египет	Выход человека в море
4000 лет до н.э., Египет	Использование паруса
264 г. до н.э., Древняя Греция	Использование для движения мускульной силы быков
XV-XVII в. н.э., Испания, Англия, Португалия.	Эпоха Великих географических открытий на парусных кораблях
1620 г., Англия	Корнелиус ван Дреббель построил подводную лодку на гребной тяге
1690 г., Англия	Эдмонд Галлей построил подводный колокол
1724 г., Россия	Плотник Ефим Никонов представил Петру I проект «потаенного судна»
1787 г., США	Джон Фич создал паровое судно «Персеверанс» на реке Делавар
1788 г., Англия	Уильямом Саймингтоном построен первый колесный паровой бот
1807 г., США	Фултон испытал подводную лодку «Наутиль»
1807 г., США	Фултон построил пароход под названием «Клермонт», который считается первым по-настоящему работающим пароходом
1837 г., Англия	А. Зибе сконструировал водолазный костюм с металлическим шлемом
1864 г., 17 февраля, США	Впервые корабль потоплен подлодкой
1866 г., Франция	Горным инженером Бенуа Рукейролем запатентован первый регулятор подачи воздуха с поверхности
1878 г., Англия	Генри Флюсс изобрёл первый удачный подводный аппарат с замкнутой схемой дыхания, использующий чистый кислород (ребризер)
1878 г., Россия	С.К. Джевецкий на созданной им подводной лодке подорвал баржу
1886 г., Германия	К. Ридеманом был запущен в эксплуатацию первый танкер «Глюкауф»
1903 г., Россия	Пущен первый в мире теплоход - нефтеналивная речная баржа «Вандал»
1934 г., 15 августа, США	Биб и Бартон погрузились на построенной ими батисфере на глубину 923 метра
1943 г., Франция	Жак Ив Кусто и Эмиль Ганьян изобрели акваланг
1948 г., 26 октября, Швейцария	Огюст Пикар осуществил погружение первого батискафа на глубину 25 м.
1957 г., 5 декабря, СССР	Спущен на воду первый в мире гражданский атомоход - ледокол «Ленин»
1960 г., 23 января, США	Жак Пикар и Дон Уолш опустились на дно Марианской впадины на глубину почти 10917 м.
1999 г., 27 марта, Россия, Украина, США, Норвегия	Состоялся первый запуск трехступенчатой ракеты-носителя с океанского космодрома «Sea Launch» («Морской старт»)

«Вода» - так по справедливости должна называться наша планета, так как водой покрыта большая часть ее поверхности.

Люди - существа сугубо сухопутные, но испокон веков они жили возле воды - морей, рек, озер. Вода давала человеку пищу, по ней он передвигался по планете. Естественно, что собственные физические возможности человека по передвижению в воде весьма невелики. Для этого достаточно посмотреть на резвящихся дельфинов. Но у человека есть разум, который ему дан в качестве компенсации за его физическую слабость.

Когда-то в древнейшие доисторические времена человек догадался использовать плавсредства для переправы с одного берега на другой. Скорее всего, это были стволы упавших деревьев. Появление каменных инструментов позволило модернизировать средства передвижения, в стволах выдалбливалась середина и получались лодки-долбленки. Видимо, тогда и появились весла, потому что плыть на такой лодке и грести при этом руками невозможно. Такие суда плавали исключительно у берега. А в море люди впервые вышли, предположительно, семь тысяч лет тому назад. К 4-му тысячелетию до нашей эры на египетских лодках появился парус.

Но главной движущей силой по-прежнему оставалась мускульная сила человека. Когда ветер стихал или менял свое направление, команда садилась на весла и выгребала по курсу. Однако возможности такой «мускульной машины» весьма ограничены. Поэтому осуществлялись попытки приспособить более мощные источники энергии той же, мускульной, природы: лошадей и быков. Инновации с использованием лошадей оказались не очень удачными, так как они плохо переносят морскую качку. А «быкоходы» оказались более успешными. Первый такой корабль появился в 264 году до нашей эры на Средиземном море. Судно было снабжено двумя гребными колесами, установленными по бокам судна и проводимыми в движение быками. Но быки требовали ухода и пищи, поэтому использование рабов было экономически более выгодным, что и определило развитие гребного флота именно на человеческой тяге.

...