Михаил Стародумов
Кто придумал велосипед, или Самые популярные изобретения из прошлых веков, которые актуальны и сегодня
Вентилятор
С древнейших времен для защиты от жары и чтобы хоть немного разогнать застоявшийся воздух, использовали веера и опахала. Считается, что складной веер был создан в VI веке в Японии, оттуда попал в Китай.
Первое упоминание о механическом устройстве, создающем дуновение воздуха, относится к началу XVI века. Во дворцах ближневосточных владык для этого использовался пунках – деревянная рама, обтянутая холстом, которая подвешивалась на веревках к потолку. Слуги раскачивали это гигантское опахало.
И только в XIX веке начались попытки сделать опахало механическим, без применения силы человека. В 1830 году американец Джеймс Барон получил патент на механическое опахало. В нем пластина, расположенная над головой отдыхающего, совершала возвратно-поступательные движения, пока не опускалась до пола предварительно поднятая гиря. После этого надо было подтянуть гирю, как в часах.
Довольно быстро вместо пластины стали применять крыльчатку, а вот что ее будет двигать, оставалось под вопросом. В домах с водопроводом для вращения вентилятора использовался напор воды, подаваемой по резиновому шлангу. На рубеже XIX и XX веков появились конструкции вентиляторов, где крыльчатка приводилась во вращение поршневым двигателем, работавшим на спирте или керосине.
Еще в 1882 году американец Филипп Диль изобрел потолочный вентилятор.
К усовершенствованию вентилятора приложил усилия и знаменитый Томас Эдисон. Именно он создал первый в мире электрический бытовой вентилятор. И уже в конце XIX века производство электрических вентиляторов было поставлено на коммерческую основу. Первой это сделала американская компания «Crocker&Curtis».
Вертолет
В течение почти сорока лет после своего появления самолет безраздельно господствовал в воздухе. Любой самолет имеет один важный недостаток – для того чтобы оставаться в воздухе, он должен постоянно и с достаточно большой скоростью перемещаться в горизонтальной плоскости. Отсюда необходимость разбега при взлете и пробега при посадке, которые приковывают самолет к аэродрому.
Часто возникает необходимость в таком летательном аппарате, который может вертикально подниматься и садиться, а кроме того, способен «зависать» в воздухе.
Вертолет может взлетать с места без предварительного разбега, неподвижно висеть в воздухе на нужной высоте, передвигаться поступательно во всех направлениях, производить повороты в любом направлении как во время поступательного движения, так и при зависании; наконец, он может садиться на маленькую площадку без последующего пробега.
Создание аппарата, обладавшего комплексом этих качеств, оказалось чрезвычайно сложным делом.
Первый эскиз был обнаружен в рукописях Леонардо да Винчи. Первую модель геликоптера построил русский ученый М. В. Ломоносов. В 1754 году он сделал доклад в Российской академии наук. Созданием вертолета в 1890 годы начинает заниматься создатель аэродинамики – русский ученый Н. Е. Жуковский вместе с учениками.
C 1905 по 1909 годы французский изобретатель Луи Бреге (1880–1955)вместе со своим братом Жаком и профессором Шарлем Рише активно занимается зарождающейся авиацией, практикуя вертикальные полеты. В 1907 году его летательный аппарат с четырьмя вращающимися механизмами по 8 лопастей на каждом дважды поднимался над землей почти на минуту: 24 августа ему удалось взлететь на 60 сантиметров, а еще через месяц, 20 сентября, гироплан взмыл уже на 1,5 метра в небо. Событие, о котором Луи Бреге не медля сообщил в Академию наук, стало мировой премьерой. Этот факт был официально признан во время тренировочного полета 16 сентября.
Одновременно с ними над проектом вертолета работал их соотечественник Поль Корню. Ему суждено было стать первым пилотом вертикально взлетающего аппарата. Свой полет Корню совершил 13 ноября 1907 года. Он пробыл в воздухе 20 секунды, а высота полета составила 52 сантиметра.
В 1911 году русский инженер Борис Юрьев создал чертеж механизма для управления винтом вертолета. Механизм, разработанный Юрьевым, до сих пор используется на большинстве современных вертолетов.
Самым ранним документом, в котором употребляется новое слово «вертолёт», является Протокол заседания Технической Комиссии Центрального Совета ОСОАВИАХИМа под председательством Б. Н. Юрьева, датированный 8 февраля 1929 года.
Огромный вклад в вертолетостроение внес Михаил Леонтьевич Миль (1909–1970) – советский конструктор вертолётов. Вертолёты Ми эксплуатируются более чем в 100 странах мира.
Вискозное волокно
Вискозное волокно является одним из первых искусственных волокон, нашедших практическое применение. Процесс производства вискозного волокна был разработан в конце XIX века и с минимальными модификациями применяется по сей день. Процесс получения вискозного волокна состоит из следующих стадий.
– Получение из целлюлозы прядильного раствора – вискозы (ксантогената целлюлозы).
– Формование мокрым методом нити продавливанием вискозы через фильеры в кислотную ванну с регенерацией целлюлозы.
– Отделка и сушка.
Когда идёт речь о натуральных тканях, имеются в виду волокна, создаваемые без непосредственного участия человека (шёлк с помощью шелкопряда, шерсть различных животных). К химическим волокнам относятся волокна, создаваемые в заводских условиях из органических природных или синтетических полимеров и уже с участием человека. Вискоза относится к искусственным волокнам, ведь она природного происхождения, так как производится из древесины.
Вискоза – искусственное волокно, получаемое на основе целлюлозы, подвергнутой последовательному воздействию щелочи и уксусной кислоты. Название произошло от латинского слова viscosus – вязкий, так как после обработки щелочью волокно приобретает вязкость, тягучесть. Для изготовления волокна используются отходы деревообрабатывающей промышленности (кора, опилки). В зависимости от обработки, вискозная ткань может быть похожа на шерсть, шелк или лен. Вискозная ткань мягкая и лёгкая, хорошо драпируется. Материал достаточно высокой гигроскопичности, способен впитать много влаги, по сравнению с хлопком вискозная ткань впитывает влагу в два раза больше. Ткань прекрасно окрашивается в самые разнообразные яркие оттенки. Чистая вискоза достаточно капризная ткань – она, намокая, усаживается и утрачивает прочность на разрыв. Поэтому с того момента, когда её впервые получили, химики постоянно работают над тем, чтобы получить нужные качества.
Если в ткань добавить специальные укрепляющие волокна, то при увлажнении она становится достаточно прочной.
Добавляя в вискозу натуральные волокна, получают такую ткань, как штапель. Есть льновискозные ткани. Они шелковисты и очень красивы, великолепно драпируются. Эти ткани вырабатываются с содержанием вискозных нитей и из льняной пряжи с добавлением капроновых, лавсановых волокон.
Из вискозы делают платья, блузки, футболки, майки, водолазки, постельное бельё, скатерти, шторы, и даже мочалки и различные впитывающие ткани. Вискоза используется и в автомобильном производстве, из неё изготавливают автомобильные покрышки высокого качества. Из вискозной нетканки делают чистящие салфетки, с помощью которых можно быстро и качественно очистить почти любые поверхности, не оставляя на них ворсинок. Для мытья посуды они тоже идеальны, так как при этом никакие моющие средства не требуются.
Идея создания искусственных волокон, подобных натуральному шёлку, высказывалась ещё в XVII–XVIII веках.
В XVII веке в Англии, где всерьёз занимались текстильной промышленностью, не раз проводились эксперименты с целью получения искусственных нитей, пытаясь заменить натуральный шёлк.
Экспериментировали по меньшей мере около 200 лет. В 1855 году Джорджу Аудемарсу удалось получить нить, используя смесь из клейкой мякоти древесной коры и резины, путём медленного погружения в неё иглы. Способ оказался непростым, так как требовал особых навыков и высокой точности.
В 1884 году француз Гильерде Шардоне выработал новую технологию получения вискозы. Этот способ снова оказался нежизнеспособен – его искусственное волокно легко воспламенялось.
В 1891 году изобретателями искусственного волокна стали английские химики Кросс, Беван и Бидл. Они усовершенствовали процесс создания вискозы. Производством вискозы занялись с 1892 года, первоначально в Англии, а затем и в других странах.
30 сентября 1902 года был запатентован искусственный шёлк (вискоза).
Водолазный костюм
Первые упоминания о технических приспособлениях для погружения под воду встречаются ещё в трудах Аристотеля в IV веке до нашей эры. В своих трудах он пишет, что во времена Александра Македонского ныряльщики могли дышать под водой, опуская в нее перевёрнутый котёл, в котором оставался воздух. По сути, этот перевёрнутый котёл был прототипом придуманного лишь в XVI веке водолазного колокола.
В России при Петре I русский крестьянин из подмосковного села Ефим Никонов (ум. после 1728) предложил проект водолазного костюма из кожи. Этот костюм содержал в себе основные элементы современного водолазного снаряжения. Шлем представлял собой прочный деревянный бочонок со смотровым окошком против глаз. Воздух подавался по кожаной трубе. Скважины и отверстия должны были быть «убиты» свинцом, а к спине должен был быть прикреплен груз со свинцом или песком.
Изобретение первого водолазного костюма приписывают Августу Зибе (1788–1872), но он был лишь одним из нескольких изобретателей того времени, проводивших подобные эксперименты.
В 1819 году Зибе предложил водолазное снаряжение, состоящее из металлического шлема с иллюминатором, жестко соединенного с открытой кожаной рубахой, которую утяжеляли грузы. В шлем с поверхности подавался воздух, излишек которого выходил из-под нижнего края рубахи. Водолазный скафандр Зибе представлял собой миниатюрный водолазный колокол, позволявший водолазу погружаться на небольшую глубину и находиться под водой только в вертикальном положении. Этот вариант скафандра нашел практическое применение в 1834 году при водолазных работах на затонувшем корабле «Ройял Джордж».
В 1837 году Зибе доработал свой водолазный скафандр, соединив шлем с костюмом из водонепроницаемой ткани. Зибе усовершенствовал «водолазное облачение», герметично соединив шлем с костюмом, доходившим до пояса. Такая конструкция оказалась гораздо безопаснее, она предотвращала попадание воды в шлем, когда водолаз терял равновесие, выдыхаемый воздух выходил наружу через край водолазного костюма.
В 1840 году в водолазный костюм был добавлен выпускной клапан, так появился полномерный водолазный костюм, известный как «усовершенствованный водолазный костюм Зибе». Он успешно применялся Королевскими саперными войсками в работах по удалению обломков военного корабля у входа в порт города Портсмут в Англии. Командующий операцией полковник рекомендовал использовать снаряжение Августа Зибе во всех дальнейших подводных работах, что послужило хорошей рекламой, и вскоре водолазный костюм Августа Зибе стал широко применяться на всех флотах мира. Он является прототипом всех последующих разработок водолазных костюмов. В частности, на его основе разработан российский водолазный костюм «трёхболтовка».
Позднее Зибе основал фирму по производству водолазного снаряжения, известную под названием «Зибе-Горман».
В России в 1829 году механиком Гаузеном, служившим на флоте в Кронштадте, также был предложен вариант «водолазного станка», который состоял из кожаного костюма, металлического шлема и грузов. Голова водолаза находилась в уменьшенном колоколе с иллюминатором. Сжатый воздух подавался с помощью насоса в шлем, который крепился на плечах водолаза металлической шиной и не был соединён с костюмом герметично, так что излишки воздуха выходили из-под нижнего края шлема. Из-за опасности проникновения воды внутрь шлема водолаз должен был всё время находиться в вертикальном положении, не совершая наклонов. Изобретение Гаузена в дальнейшем было усовершенствовано и использовалось российским флотом для подводных работ вплоть до 1870 годов.
В 1871 году Александр Николаевич Лодыгин создал проект автономного водолазного скафандра с использованием газовой смеси, состоящей из кислорода и водорода. Кислород должен был вырабатываться из воды путём электролиза.
Газовая плита
Методы приготовления пищи были крайне ограниченными до тех пор, пока в 100–200 годах новой эры китайцы не изобрели первую железную кухонную плиту. Понадобилось еще семнадцать веков, чтобы плиты, работающие на твердом топливе, сменились газовыми или электрическими.
История газовых плит начинается с газификации крупных городов Европы и создания в них газового освещения и связана с именем Джеймса Шарпа (родился в Великобритании в конце XVIII века), помощника управляющего английской «Нортгемптонской газовой компании». К 1810 годам в Англии появилось первое газовое освещение, и началась всеобщая газификация. Джеймс Шарп, работавший непосредственно на газовой фабрике, задумался, почему бы не воспользоваться газом и для приготовления пищи. Проект Шарпа оказался успешным. В 1825 году новый бытовой прибор украсил его собственную квартиру, а распоряжаться им принялась супруга изобретателя. Поговаривали даже, что именно искренняя любовь и желание облегчить ее долю привели Шарпа к мысли о создании плиты, изменившей представление о мире кулинарии. Он установил у себя в кухне первую в мире практичную газовую плиту, но проработала она недолго. В 1834 году несколько его плит купили отели в городах Нортемптоне и Лемингтоне, в результате чего производительность труда в ресторанах этих отелей значительно выросла, а повара оценили удобство новых плит. Администрация одного из отелей в качестве рекламной акции дала обед на сто гостей, заранее сообщив, что все блюда будут приготовлены на новом газовом оборудовании. В 1836 году Шарп открыл завод по производству новых плит. В 1851 году плита Шарпа получила несколько медалей на Всемирной выставке в Лондоне, а в 1852 году был налажен выпуск газовых плит, оборудованных духовкой. Однако повсеместной газификации тогда еще не существовало, а значит, массового распространения данная продукция получить пока не могла. Вплоть до начала XX века их приобретали только крупные предприятия общепита и богатые люди.
В США газовые плиты стали использоваться в первой четверти XX века. Этот вид топлива был общедоступен и дешев. Большинство плит получали газ из баллонов, и неопытность хозяек часто приводила к несчастным случаям. В 1922 году нобелевский лауреат из Швеции Нильс Дален разработал экономичную газовую плиту «Ага». Через семь лет на кухнях Америки работало 14 миллионов газовых плит, 7 миллионов угольных и только 1 миллион электрических.
В СССР до Великой Отечественной войны большинство населенных пунктов не имели бытового газоснабжения. Исключение составляли крупные города – Москва, Ленинград, Киев, которые снабжались искусственным газом, производившимся на газовых заводах из каменного угля, нефти, первоначально использовавшимся для газового освещения. К 1941 году производство искусственного газа в Москве достигло 176,1 млн м3 в год, протяженность газовых сетей составляла 546 км, количество газифицированных квартир превысило 62,3 тысяч. Большинство советских граждан для приготовления пищи использовали твердотопливные печи и плиты на дровах и угле, а также портативные нагревательные приборы на жидком топливе: керосинки, примусы.
С 1950 годов началась массовая газификация СССР природным газом, а также массовое жилищное строительство, и газовые плиты постепенно приобретают широкое распространение. Вместе с прокладкой магистральных газопроводов создается сеть снабжения населения сжиженным баллонным газом. Благодаря этому газовые плиты распространяются в негазифицированной сельской местности и в дачных массивах.
Готовка на газу позволяет использовать все виды обработки продуктов, какие только изобрело человечество. Благодаря управляемому огню, высокой скорости нагревания и комфорту в обращении газовые плиты стали едва ли не любимейшей кухонной бытовой техникой и остаются на пике популярности до сих пор.
Газонокосилка
Несмотря на то что первые газоны правильной формы с короткой ухоженной травой появились во Франции в XVIII веке, именно Англия у большинства людей ассоциируется с безупречным сочным газоном. Их подстригают газонокосилками. Конструкция газонокосилки может быть весьма разнообразной и зависит от многих факторов, таких как разновидность режущего элемента и тип двигателя.
До того как газонокосилки получили широкое распространение, наслаждаться красивыми газонами было дано только аристократам, так как содержание газона требовало очень много человеческих сил и времени, поэтому газоны были довольно редки. С травой боролись следующими способами: на ней пасли домашних животных, косили косой, серпом или ножницами.
Первый патент за создание так называемой «машины для подстригания травы» получил англичанин Эдвин Беард Бадинг (1795–1846) в 1830 году. В основе конструкции Бадинга лежало приспособление для однородной стрижки ворса ковров, которое представляло собой стационарно закрепленный на станине вращающийся цилиндр с ножами. Бадинг понял, что подобная конструкция, установленная на колеса, может быть использована для стрижки травы.
Модель ранней газонокосилки Бадинга выставлена в Научном музее Лондона, Британском музее Милтон Кейнс и, конечно же, в музее родного города Бадинга и Ферраби Страуде.
Бадинг и местный инженер Джон Ферраби заключили 18 мая 1830 года партнерское соглашение. Ферраби обязался оплатить расходы на усовершенствование косилок. Компаньоны приобрели права на производство, стали продавать не только сами машины для стрижки, но и лицензии другим производителям. Все первые газонокосилки были сделаны из чугуна и представляли собой два вращающихся цилиндра, один сзади и другой, с ножами, спереди. Чугунные шестерни передавали вращение от заднего цилиндра к переднему режущему.
В 1841 году Шотландец Александр Шэнкс тоже сделал барабанную газонокосилку высотой 67 см, которую тянул за собой ослик, однако патент за свое изобретение он не получил.
В 1850 году патент Бадинга потерял силу, и другие компании начали создавать свои собственные газонокосилки.
Пищевая добавка
Глутамат натрия – популярная пищевая добавка E62,1 в этом качестве также называется «усилитель вкуса».
Химически эта мононатриевая соль глутаминовой кислоты представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде.
В VII веке до новой эры китайцы придумали приправу из ферментированной рыбы и соевых бобов. Идею быстро подхватили соседи по континенту – в результате сейчас каждая азиатская страна может похвастать своей вариацией пахучего рыбного соуса. В Китае же в целях экономии месиво начали разбавлять водой, а со временем стали обходиться без рыбы. Вероятно, именно в этот тяжелый для нации момент родился чисто соевый соус.
К IV–III векам до новой эры относятся первые упоминания о греческом рыбном соусе, который впоследствии станет известным под латинским названием гарум.
В древнеримской поваренной книге IV века, известной как Апициевский корпус, впервые упоминается концентрированный соус из крови и внутренностей рыбы под названием гарум. Апиций, автор, утверждает, что для идеального гарума нужны анчоусы, тунец, скумбрия, моллюски и ароматические травы. Через 2–3 месяца брожения на открытом солнце на поверхности того, что оставалось от потрохов, образовывалась белесая субстанция. Ее смешивали с уксусом, вином, солью, перцем и оливковым маслом. Апиций называет этот соус и другим именем: ликвамен. Производство гарума часто выносили за пределы городских стен, потому что запах был весьма выразительным. Одним из крупнейших поставщиков гарума в Римской империи были Помпеи.
О водорослях комбу упоминается еще в 797 году. Над притягательным вкусом их спустя 1100 лет задумается японский химик Икэда Кикунаэ.
В XVII веке в Китае появляется соус из рассола ферментированной рыбы и специй ке-чиап. К концу столетия соус добрался до территорий современных Малайзии и Сингапура, где его и обнаружили английские колонисты. Они переиначили название в «кетчуп». Тогда в кетчупе не было никаких помидоров.
В начале XVIII века Людовик XIV – «король-солнце» – называет соевый соус «черное золото».
Моряки Голландской Ост-Индской компании в 1737 году делают первые записи о соевом соусе, из которых следует, что он уже хорошо известен европейцам. Они же вывезли 75 бочек соуса из Китая. Правда, до Нидерландов доехала всего половина.
В 1781 году хирург Исаак Титсинг, представлявший интересы Голландской Ост-Индской компании в Японии и Китае, публикует рецепт японского соевого соуса: так о том, как делается соус, узнают на Западе.
К 1801 году относятся первые упоминания о томатном кетчупе – его рецепт описан в рукописи американки Элизабет Уайтхорн «Sugar House Book».
Немецкий химик Карл Генрих Леопольд Риттхаузен в 1866 году выделяет органическую кислоту из продуктов расщепления пшеничного белка глютена и называет ее в честь этого глутаминовой кислотой. Открытие прошло незамеченным. Но в 1866 году потомок немецкий эмигрантов Джон Хайнц основывает в Пенсильвании фирму Heinz & Noble. Сейчас концерт Heinz является крупнейшим производителем кетчупа в мире.
В 1907 году сотрудник Токийского имперского университета Кикунаэ Икэда (1864–1936) заинтересовался феноменом характерного вкуса водорослей комбу, не похожего на базовые сладкий, горький, кислый и соленый. Икэда решил, что это отдельный, пятый вкус, назвал его «умами» (что можно перевести как «приятный пряный вкус») и выяснил, что его носителем является глутаминовая кислота, содержащаяся в комбу. Из 38 кг сухих водорослей ученый выделил 30 г кристаллов глутамата натрия, соли глутаминовой кислоты.
25 июля 1908 года Икэда получает патент на «промышленный метод получения приправы с глутаминовой кислотой в качестве основного компонента». Суть метода – гидролиз растительных белков (главное сырье – пшеница, точнее глютен). Впоследствии патент обеспечит Икэде место в десятке величайших японских изобретателей.
Сегодня глутамат натрия – одна из наиболее распространённых пищевых добавок.
