100 великих изобретений
Шрифт:
Однако к тому времени, когда винтовка Минье получила столь большой успех, уже появилось изобретение, направившее развития огнестрельного оружия по совершенно иному пути. Пока другие старались изменить форму пули, не меняя принципиально устройство самой винтовки (она по-прежнему оставалась шомпольным ружьем, заряжавшимся с дула), прусский оружейный мастер Дрейзе трудился над созданием важного дополнения к винтовке — он создавал затвор. Появление затвора составило эпоху в военном деле, и Дрейзе по праву имеет славу одного из величайших механиков в истории военной техники. Хотя нельзя сказать, что идея этого устройства целиком принадлежит ему, именно он впервые нашел разрешение сложнейшей инженерной задачи — создал винтовку, заряжавшуюся с казенной части. Многие предшественники Дрейзе на этом пути (первые попытки создать затвор относятся еще к средневековью) потерпели неудачу прежде всего потому, что не имели в своем распоряжении высокоточных металлорежущих станков. Ведь соединение затвора со стволом должно быть прочным и выдерживать огромное давление пороховых газов. Вместе с тем затвор должен легко двигаться и быстро устанавливаться на место. Другими словами, он мог работать только при самых незначительных допусках в отклонении от нормальных размеров деталей — не более тысячных долей миллиметра. Долгое время эти трудности казались непреодолимыми, и лишь технические возможности XIX века позволили достойно разрешить их. В этом смысле скользящий затвор был детищем своего времени. Однако то, что Дрейзе имел в своем распоряжении высокоточный токарный станок, ни в коей мере не умаляет его славы как изобретателя устройства, остающегося и по сей день важнейшей принадлежностью любого стрелкового оружия.
Первый шаг к созданию новой винтовки Дрейзе сделал еще в 1828 году, когда придумал так называемый унитарный патрон для гладкоствольного игольчатого ружья. Это сразу позволило увеличить его скорострельность. До этого процесс заряжания включал в себя много различных операций: засыпание пороха, проталкивание пули, установку пистона. Дрейзе придумал поместить пороховой заряд, пулю и капсюль в бумажную оболочку — гильзу. Заряжание после этого свелось только к двум операциям: извлечению стреляной гильзы и вкладыванию патрона в ствол. Разбивание запала в ружье Дрейзе производилось иглой, проникавшей через отверстие в казенной части.
В 1836 году Дрейзе увенчал свою многолетнюю работу созданием игольчатой винтовки со скользящим затвором, которая заряжалась с казенной части. Сконструированный им затвор представлял собой цилиндрическую коробку, привинченную к казенной части ствола, в которой взад и вперед двигался поршень. Внутри этого поршня-затвора так же свободно двигалась прочная игла, игравшая роль ударника.
При открывании затвора надо было сначала отодвинуть назад иглу c. Потом повернуть рычаг d затвора влево и отодвинуть его назад — тогда открывалось сквозное отверстие (патронное окно), куда вкладывался патрон. Затем затвор устанавливали на место (при этом патрон досылался в канал ствола) и снова поворачивали его. Рычаг d попадал в специальный вырез в стенке коробки, и затвор наглухо запирал канал ствола. Постановка оружия на боевой взвод состояла в простом оттягивании назад иглы c. При этом взводился курок, удерживавший пружину в боевом положении. При нажатии на курок пружинный механизм спускался, причем игла с силой вонзалась в патрон и воспламеняла капсюль. Таким образом, с введением затвора заряжение винтовки свелось к пяти простым движениям, которые можно было делать в любом положении и даже на ходу. В 1840 году игольчатая винтовка Дрейзе уже была принята на вооружение прусской армией. Однако широкое распространение игольчатые ружья получили лишь двадцатью годами позже — во время гражданской войны в США и франко-прусской войны. Их применение привело к коренному изменению тактики боя. На смену сомкнутым колоннам везде пришли развернутые цепи.
Созданием игольчатого ружья был сделан огромный шаг в развитии стрелкового оружия, которое только после этого стало обретать свой современный вид. Впрочем, винтовка Дрейзе имела и свои недостатки: бумажные патроны быстро отсыревали, игла была достаточно уязвимой частью механизма и ломалась. Эти неудобства были устранены после введения в 70-х годах XIX века унитарного патрона с металлической гильзой и капсюлем, который воспламенялся от удара бойком.
37. ФОТОГРАФИЯ
Среди многих удивительных изобретений, сделанных в XIX веке, далеко не последнее место занимает фотография — искусство, позволившее делать моментальное изображение любого предмета или ландшафта. Фотография зародилась на границе двух наук: оптики и химии, ведь для получения отпечатков нужно было разрешить две сложные задачи. Во-первых, необходимо было иметь особую светочувствительную пластинку, способную воспринимать и удерживать на себе изображение. Во-вторых, нужно было найти специальный прибор, который бы четко проецировал изображение снимаемых объектов на эту пластинку. И то и другое удалось создать лишь после многих проб и ошибок. Чудо фотографии не сразу далось людям в руки, и в разное время многие изобретатели из разных стран с увлечением занимались этой проблемой.
Подходы к ней можно найти еще в работах средневековых алхимиков. Один из них, Фабрициус, смешал однажды в своей лаборатории поваренную соль с раствором азотнокислого серебра и получил молочно-белый осадок, который чернел от солнечного света. Фабрициус исследовал это явление и в своей книге о металлах, изданной в 1556 году, сообщил, что при помощи линзы получил изображение на поверхности осадка, известного теперь под названием хлористого серебра, и что изображение это становилось черным или серым в зависимости от продолжительности освещения его солнечными лучами. Это был первый опыт в истории фотографии. В 1727 году врач из Галле Иоганн Шульц делал в солнечный день опыты с раствором азотнокислого серебра и мелом, смесь которых он освещал в стеклянном сосуде. Когда сосуд выставляли на солнечный свет, поверхность смеси тотчас чернела. При встряхивании раствор опять становился белым. Посредством кусочков бумаги Шульц получал на поверхности жидкости силуэты, посредством взбалтывания уничтожал их и получал новые узоры. Эти оригинальные опыты казались ему только забавой, и прошло еще сто лет, прежде чем подмеченное им свойство хлористого серебра додумались использовать при изготовления фотографических пластин.
Следующая страница в истории фотографии связана с именем Томаса Веджвуда. Он клал на бумагу, увлажненную раствором азотнокислого серебра, листья растений. При этом покрытая листьями часть бумаги оставалась светлой, освещенная же часть чернела. Результатом этого опыта был белый силуэт на черном фоне. Однако эти изображения можно было рассматривать только при свете свечи, так как при попадании солнечных лучей они портились. Веджвуд попробовал пропитать раствором кожу и установил, что изображения на ней появляются быстрее. (В то время этот феномен остался необъясненным. Только в конце 30-х годов XIX века было установлено, что дубильная кислота, содержавшаяся в коже, значительно ускоряет проявление изображения.) В 1802 году Веджвуд опубликовал результаты своих опытов. Постепенно он научился получать контурные изображения на бумаге, коже и стекле в течение трех минут — при экспозиции их на солнце, и в течение нескольких часов — при выдержке их в тени. Но эти снимки не переносили солнечного света, так как они не были зафиксированы. Только в 1819 году Джон Гершель нашел вещество, которое укрепляло фотографическое изображение. Им оказался серноватистокислый натр. Казалось бы, фотографии оставалось сделать последний шаг для того, чтобы состояться полностью как искусству, но этот шаг был сделан только через двадцать лет. А пока что поиски изобретателей пошли по другому пути.
В 1813 году к опытам с фотографическими пластинками приступил французский художник Ньепс, которому принадлежит главная заслуга в изобретении фотоаппарата. Около 1816 года он пришел к идее получать изображение предметов с помощью так называемой камеры-обскуры. Эта камера была известна еще в древности. В простейшей форме она представляет собой плотно закрытый со всех сторон светонепроницаемый ящик с небольшим отверстием. Если стенка, противоположная отверстию, будет из матового стекла, то на ней получается перевернутое изображение находящихся перед камерой предметов. Чем меньше отверстие, тем резче контуры изображения и тем оно слабее. В продолжение столетий эффекты, наблюдаемые в камере-обскуре, восхищали любителей природы. В 1550 году Кардан устроил в Нюрнберге камеру с большим отверстием, в котором находилась линза. Таким образом он получил более яркое и более четкое изображение. Это было важное усовершенствование, поскольку линза хорошо собирала лучи и значительно улучшала наблюдаемый эффект. Именно такой темный ящик с очень маленьким отверстием и линзой на одной стороне и светочувствительной пластинкой на другой Ньепс решил использовать для проекции изображения. Это был первый в истории фотоаппарат.
В 1824 году Ньепсу удалось разрешить задачу закрепления изображений, получаемых в камере-обскуре. В отличие от своих предшественников он работал не с хлористым серебром, а делал эксперименты с горной смолой, которая под действием света имеет способность изменять некоторые свои свойства. Например, на свету она переставала растворяться в некоторых жидкостях, в которых растворялась в темноте. Покрыв слоем горной смолы медную пластинку, Ньепс вставлял ее в камеру-обскуру и помещал в фокус увеличительного стекла. После довольно продолжительного действия света пластинку вынимали и погружали в смесь нефти с лавандовым маслом. На местах, содержащих действие света, горная смола оставалась нетронутой, а на остальных она растворялась в смеси. Таким образом, места, полностью покрытые смолой, представляли освещенные места, а покрытые лишь отчасти — полутени. На получение рисунка требовалось не менее 10 часов, так как смола изменялась под действием света очень медленно.
Понятно, что этот способ трудно было назвать совершенным, и Ньепс продолжал поиски. В 1829 году он объединил свои усилия с Луи-Жаком Дагером, бывшим офицером, декоратором при парижском театре, работавшим над теми же проблемами. Вскоре он умер, и Дагер продолжал исследования один. Он уже имел в своем распоряжении фотоаппарат, изобретенный Ньепсом, но все еще не знал, каким образом получить светочувствительную пластину. Целый ряд удивительных совпадений навел его в конце концов на верный путь. Однажды Дагер случайно положил серебряную ложку на металл, покрытый йодом, и заметил, что на металле получилось изображение ложки. Тогда он взял полированную серебряную пластинку и подверг ее действию йодистых паров, чтобы получить таким образом йодистое серебро. На пластинку он положил один из фотографических снимков Ньепса. Через некоторое время на ней образовалась копия снимка, но очень неясная, так что ее можно было различить лишь с трудом. Тем не менее это был важный результат, открывший фотографические свойства йодистого серебра. Дагер стал искать способ, с помощью которого можно было бы проявлять полученные изображения. Другой счастливый случай привел к неожиданному успеху. Однажды Дагер взял из темной комнаты оставленную там пластинку, с которой работал накануне, и к великому удивлению увидел на ней слабый снимок. Он предположил, что какое-то вещество подействовало на пластинку и проявило за ночь невидимое накануне изображение. В темной комнате находилось много химических веществ. Дагер принялся за поиски. Каждую ночь он клал новую пластинку в кладовку и каждое утро убирал ее оттуда вместе с одним из химических реактивов. Он повторял эти опыты до тех пор, пока не удалил из комнаты все химикаты, и положил новую пластинку уже на пустую полку. К его удивлению, утром эта пластинка тоже оказалась проявленной. Он тщательно обследовал комнату и нашел в ней немного пролитой ртути: пары ее и были химическим проявителем. После этого Дагер мог уже без всякого труда разработать все детали фотографического процесса — с помощью фотоаппарата он получал слабые изображения на пластинках, покрытых йодистым серебром, а затем проявлял их парами ртути. В результате выходили замечательно четкие изображения предметов со всеми мелкими деталями и полутонами. Многолетние поиски завершились замечательным открытием.