Владислав Пристинский - 100 знаменитых изобретений
После появления компаса Джойи на морских картах в важнейших пунктах помещали центры розы ветров, соединяя их между собой лучами. Для прокладки курса от точки нахождения корабля строили направление до ближайшего луча, идущего из нужного центра.
Арабы использовали для обозначения компаса итальянские, а не китайские термины, что также является доводом в пользу европейского происхождения компаса. Склонение стрелки компаса было открыто Колумбом во время его первого плавания через Атлантический океан. Он также обратил внимание на изменение склонения в соответствии с местом. Склонение компаса связано с тем, что географический северный полюс не совпадает с магнитным. Последний находится юго-западнее и постоянно перемещается к югу. Координаты магнитного полюса вычислил в XVI в. фламандский ученый Герард Меркатор.
В 1544 г. пастор из Нюрнберга Гартман, исследуя свойства магнита, обнаружил, что тот не только стремится ориентироваться с севера на юг, но и северный конец его уклоняется книзу.
Один компас без остальных навигационных инструментов – лага, сектанта, точных часов не мог определить положение корабля в океане. В XVI в. для уменьшения воздействия на компас механических колебаний, например качки, его стали укреплять на кардановом подвесе. В XVII в. морской компас был снабжен пеленгатором – вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах. Это позволило точнее отсчитывать направления на объекты – пеленги. Внесенные в конструкцию компаса усовершенствования сделали компас основным навигационным прибором в судовождении. Точность показаний современных магнитных компасов в средних широтах при отсутствии качки составляет 0,3–0,5 градуса.
Авиационный магнитный компас схож по конструкции с судовым, но сделан с учетом условий работы: сильных вибраций и больших ускорений.
Среди недостатков магнитного компаса – необходимость внесения поправок с учетом магнитного склонения данной местности и девиации – отклонения стрелки от направления на магнитный полюс под влиянием намагниченных тел, например стального корпуса судна, а также электромагнитных полей электрических и радиоустановок. Точность магнитного компаса резко снижается вблизи магнитных полюсов и крупных магнитных аномалий, например крупных залежей железной руды.
В XIX в. возросли требования, предъявляемые к компасам. Появление кораблей с металлическими корпусами повлияло на их точность. Кроме того, стали осваиваться высокие широты, где магнитный компас, практически, бесполезен.
Поэтому, в добавление к магнитному, был создан гирокомпас. Его действие основано на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли.
Принцип работы гироскопа такой же, как у детского волчка: быстро вращающееся твердое тело, ось вращения которого может менять направление в пространстве. Свойства гироскопа проявляются при выполнении двух условий: его ось вращения должна иметь возможность изменять свое направление в пространстве, а угловая скорость вращения гироскопа должна быть намного выше, чем угловая скорость, с которой сама ось меняет свое направление. Основное свойство уравновешенного гироскопа с тремя степенями свободы, позволяющее применять его для определения направления, – стремление его оси сохранять приданное ей первоначальное направление, независимо от перемещения основания и толчков.
Идея гироскопа была предложена французским ученым Фуко. Его гирокомпас представлял собой прибор с двумя степенями свободы, ось которого перемещается в плоскости горизонта благодаря возникающему из-за вращения Земли гироскопическому моменту стремиться к совмещению с плоскостью географического меридиана. Гироскоп Фуко не нашел применения на подвижных объектах из-за подверженности колебаниям. На подвижных объектах применяются гирокомпасы, в которых используются гироскопы с тремя степенями свободы.
Преимущества гирокомпаса по сравнению с магнитным состоят в том, что он показывает направление географического, а не магнитного меридиана, на его работу меньше влияют большие массы металла. Его точность в условиях колебаний намного выше.
Существуют также астрономические компасы, в которых применяются пеленгаторы, постоянно следящие за положением какого-либо небесного светила, например Солнца. Помимо пеленгатора астрономический компас состоит из вычислителя азимута светила и указателя курса. Его принцип – алгебраическое сложение курсового угла и вычисленного азимута светила. Такой компас позволяет определять курс в любом месте Земли, независимо от скорости и высоты.
Радиокомпасы автоматически фиксируют направление на радиомаяк.
Ни один из существующих типов компасов не может обеспечить точного измерения курса в любом месте Земли, независимо от погоды и других факторов. Поэтому компасы разных типов объединяют в единые курсовые системы.
Конвейер
Конвейер (англ. conveyer, от convey — перевозить) – транспортер, машина непрерывного действия для перемещения сыпучих, пакетированных, комплексных или штучных грузов.
Конвейеры – это механические непрерывные транспортные средства для перемещения различных грузов на небольшие расстояния. Конвейеры разных типов применяются во всех отраслях промышленности для погрузки-выгрузки и транспортировки материалов в процессе производства.
Принято считать, что конвейер – изобретение XX века, вызванное к жизни требованиями массового производства. Однако почти все основные принципы конвейерной механизации были известны уже в XV в. Грузоподъемное оборудование существовало в древности: подъемные устройства использовались в Египте в XVI в. до н. э.
За несколько тысячелетий до н. э. в Древнем Китае и Индии для непрерывной подачи воды из водоемов в оросительные системы использовали цепные насосы, которые можно считать прототипами скребковых конвейеров. В Месопотамии и Древнем Египте применяли многоковшовые и винтовые водоподъемники – предшественники современных ковшовых элеваторов и винтовых конвейеров. Первые попытки применения скребковых и винтовых конвейеров для перемещения насыпных материалов (например, в мукомольном производстве) относятся к XVI–XVII векам. В конце XVIII в. конвейеры стали систематически использовать для транспортирования легких сыпучих материалов на небольшие расстояния.
В 30-е годы XIX в. с той же целью впервые были применены конвейеры с лентами из прочной ткани. Во второй половине XIX в. началось промышленное использование конвейеров для доставки тяжелых массовых и штучных грузов. Расширение областей применения конвейеров обусловило появление и эксплуатационное освоение новых типов конвейеров: ленточных с тканевыми прорезиненными лентами (1868 г., Великобритания), стационарных и передвижных пластинчатых (1870 г., Россия), винтовых со спиральными винтами для крупнокусковых материалов (1887 г., США), ковшовых с шарнирно закрепленными ковшами для доставки грузов по сложным трассам (1896 г., США), ленточных со стальными лентами (1905 г., Швеция), инерционных (1906 г., Великобритания, Германия) и т. д. В 1882 г. конвейер был использован для связи технологических агрегатов в поточно-массовом производстве (США).
Несколько позднее стали применяться напольные литейные (1890 г., США), подвесные (1894 г., Великобритания) и специальные сборочные конвейеры (1912–1914 гг., США).
С 80-х годов XIX в. изготовление конвейеров в промышленно развитых странах постепенно выделялось в отдельную область машиностроения. В современных типах конвейеров сохранились основные конструктивные элементы, которые совершенствовались в соответствии с достижениями науки и техники (замена ременного привода электрическим, использование вибрационной техники и т. д.).
Идея конвейера в массовом производстве в полной мере была воплощена автомобильным промышленником Генри Фордом в начале XX в. Стремясь сделать дешевый массовый автомобиль, доступный небогатому покупателю, он внедрил на своих сборочных предприятиях поточное производство. Сам Форд отнюдь не претендовал на авторство в отношении идеи конвейера. В биографической книге «Моя жизнь» он заметил: «Приблизительно 1 апреля 1913 года мы произвели наш первый опыт со сборочным путем. Это было при сборке магнето. Мне кажется, что это был первый подвижный сборочный путь, какой когда-либо был устроен. В принципе, он похож на передвижные пути, которыми пользуются чикагские мясники при разделке туш».
Конвейер действительно теснейшим образом связан с историей производства свежезамороженного мяса.
Впервые эта идея была применена на практике американцем Густавом Свифтом, создателем мощной мясной индустрии в США. Свифт в возрасте четырнадцати лет начал работать на своего брата, мясника на Кейп-Код.
Позже он завел собственное дело и стал торговать крупным рогатым скотом, постепенно продвигаясь со своим товаром на Запад – сперва в Олбани, потом в Буффало и наконец в 1875 году в Чикаго. Здесь он задумался над тем, как обеспечить круглогодичную торговлю мясом. И если транспортировать мясо в холодильниках, то каким образом забивать и разделывать скот перед перевозкой мяса? Свифт нашел железнодорожную компанию, согласившуюся перевозить вагоны-холодильники, вложил деньги в их строительство и усовершенствование и стал возить разделанное в Чикаго мясо на Восток, в растущие промышленные города. Дело Свифта быстро пошло в гору.
