100 великих изобретений
Шрифт:
Постепенно танки были приняты на вооружение и другими воюющими армиями. Первые французские танки были разработаны и выпущены фирмой «Шнейдер» в октябре 1916 года. Внешне они мало походили на своих английских собратьев — гусеницы не охватывали корпус, а располагались по его бортам или под ним. Ходовая часть подрессоривалась специальными пружинами, что облегчало работу экипажа. Однако из-за того, что верхняя часть танка сильно нависала над гусеницами, проходимость «Шнейдеров» была хуже, и они не могли преодолевать даже незначительные вертикальные преграды.
Самым лучшим танком Первой мировой войны стал «Рено» FT, выпущенный фирмой «Рено» и имевший вес всего 6 т, экипаж из двух человек, вооружение — пулемет (с 1917 г пушка), максимальную скорость — 9, 6 км/ч.
«Рено» FT стал прообразом танка будущего. На нем впервые нашла свое разрешение компоновка основных узлов, которая до сих пор остается классической: двигатель, трансмиссия, ведущее колесо — сзади, отделение управления — впереди, вращающаяся башня — в центре. На танки «Рено» впервые стали устанавливать бортовые радиостанции, что сразу повысило управляемость танковыми соединениями. Ведущее колесо большого диаметра помогало преодолевать вертикальные препятствия и выбираться из воронок. Танк имел хорошую проходимость и был прост в управлении. В течение 15 лет он служил образцом для многих конструкторов. В самой Франции «Рено» состоял на вооружении до конца 30-х годов, а по лицензии его выпускали еще в 20-ти странах.
Немцы также попробовали освоить новое оружие. С 1917 года фирма «Бремерваген» начала производство танка A7V, однако их массовый выпуск немцы так и не смогли наладить. Их танки участвовали в некоторых операциях, но в количествах, не превышавших нескольких десятков машин.
Напротив, страны Антанты (то есть собственно Англия и Франция) имели к концу войны около 7 тысяч танков. Здесь бронированные машины получили признание и прочно утвердились в системе вооружения. Ллойд-Джордж, английский премьер в годы войны, говорил: «Танк был выдающимся и потрясающим новшеством в области механической помощи войне. Этот окончательный английский ответ на немецкие пулеметы и траншеи без сомнения сыграл очень важную роль в ускорении победы союзников». Танки широко применялись англичанами в боевых действиях. В ноябре 1917 года впервые была проведена массовая танковая атака. В ней участвовали 476 машин при поддержке шести пехотных дивизий. Это был огромный успех нового вида оружия. Стреляя из пушек и пулеметов, танки снесли проволочные заграждения и с ходу преодолели первую линию окопов. Всего за несколько часов англичане продвинулись в глубь фронта на 9 км, потеряв при этом всего 4 тысячи человек. (В предыдущее британское наступление под Ипром, продолжавшееся четыре месяца, англичане потеряли 400 тысяч человек и сумели вклиниться в немецкую оборону всего на 6-10 км). Французы тоже несколько раз массированно использовали танки. Так, в июле 1918 года более 500 французских танков участвовало в бою под Суассоном.
78. СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАУЧУК
Европа впервые узнала о каучуке в XVI веке. Христофор Колумб привез его из Америки вместе со многими другими диковинками. Во время стоянки кораблей у острова Гаити Колумб и его спутники наблюдали игры туземцев в мяч, сделанный из какого-то упругого материала, совершенно неизвестного в Европе. Мячи легко подпрыгивали при ударе о землю, сжимались и снова восстанавливали первоначальную форму. Возвращаясь в Испанию, Колумб взял с собой образцы этого чудесного материала, который и был в дальнейшем известен в Старом Свете под названием «каучук». В переводе с индейского «каучук» означает «слезы дерева». Как стало известно позже, он представлял собой сок, собираемый из надрезов коры тропического дерева — бразильской гевеи. Его брали от дерева, когда гевее исполнялось семь лет: на высоте полметра делали надрез на коре, и когда из-под нее начинал течь белый, как молоко, сок, собирали его в подвешенные чашечки, а потом сливали в большой сосуд. На воздухе сок сравнительно быстро свертывался и превращался в темный смолообразный продукт — каучук.
Европейцы не сразу оценили достоинства этого материала. В течение двух веков они относились к каучуку как к дикарской диковинке. Между тем путешественники, попадавшие в Южную Америку, продолжали доставлять в Европу все новые и новые предметы, изготовленные из каучука. Среди них были бутылки, непромокаемые сапоги и одежда от дождя. Все это было очень любопытно, но не имело практического значения. Только спустя долгое время европейцы нашли для каучука первое применение — стали использовать его в виде стиральных резинок, напоминающих современные школьные ластики.
В конце XVIII века английский химик Макинтош взял патент на изготовление непромокаемых плащей из каучука. Они получили название макинтошей. Плащи, однако, оказались недостаточно хороши для европейского климата при низких температурах они становились твердыми как жесть, а в жару — липкими. После многих опытов нашли способ избегать этих неприятных особенностей каучука путем его вулканизации. (Это важное открытие было сделано в 1839 году американским химиком Гудьиром.) Обнаружилось, что при нагревании каучука с серой он довольно сильно меняет свои свойства — становится более гибким, упругим и не таким чувствительным к изменению температуры. Этот новый вулканизированный каучук стали называть резиной. Он быстро завоевал популярность, так как оказался чрезвычайно удобен во многих отношениях. Спрос на него рос с каждым годом. Другого схожего с каучуком продукта в природе не существует — он водонепроницаем, обладает электрическими изоляционными свойствами, гибок и способен к очень большим изменениям формы. Под действием внешней силы он может растягиваться в несколько раз и снова сжиматься. Подобной эластичностью не обладает ни одно другое вещество. Вместе с тем он крепок, прочен, устойчив к истиранию и легко обрабатывается. Поэтому резина была и остается идеальным материалом для изготовления автомобильных покрышек, всевозможных приводных ремней, транспортных лент, рукавов, амортизаторов, уплотняющих прокладок, гибкой изоляции и многого другого. Без резины жизнь современного индустриального общества просто невозможна.
С середины XIX века развернулось массовое производство резиновых изделий. Это породило настоящую каучуковую лихорадку. Местности, где произрастали каучуконосные деревья, превратились в объект войн и спекуляций. Дикая гевея вскоре перестала удовлетворять потребности промышленности. Кроме того, добывать каучук в джунглях было тяжелым и дорогостоящим делом. Были сделаны удачные опыты по созданию каучуконосных плантаций. Гевея переселилась в тропики Явы, Суматры, Малайского архипелага. Производство каучука увеличилось в несколько раз, но спрос на него продолжал расти.
В течение ста лет ученый мир искал разгадку тайны каучука, чтобы научиться делать его искусственно химическим путем. Постепенно выяснилось, что натуральный каучук из сока гевеи представляет собой смесь нескольких веществ, однако 9/10 его массы приходится на углеводород полиизопрен с формулой (C5H8)n, где n весьма велико — больше тысячи. Вещества с подобным строением относят к группе высокомолекулярных продуктов — полимеров, которые образуются соединением нескольких, иногда очень многих, одинаковых молекул более простых веществ-мономеров (в данном случае молекул изопрена C5H8). При благоприятных условиях отдельные молекулы-мономеры соединяются друг с другом в длинные и гибкие линейные или разветвленные цепи-нити. Эта реакция образования полимера называется полимеризацией. Она происходит только с органическими веществами, имеющими кратные связи (двойные или тройные). В результате разъединения этих связей и происходит (за счет освободившихся валентностей) соединение отдельных молекул между собой. Кроме полиизопрена в натуральный каучук входят смолоподобные белковые и минеральные вещества. Чистый полиизопрен, очищенный от смол и белков, весьма неустойчив и на воздухе быстро теряет свои ценные технические свойства: эластичность и прочность.
Таким образом, для того чтобы производить искусственный каучук, необходимо было научиться по крайней мере трем вещам: 1) получать изопрен из других веществ; 2) проводить реакцию полимеризации изопрена; 3) обрабатывать полученный каучук подходящими веществами, чтобы защитить его от разложения. Все эти задачи оказались чрезвычайно сложными. В 1860 году английский ученый Вильямс путем сухой перегонки каучука выделил из него изопрен, который оказался легкой подвижной бесцветной жидкостью со своеобразным запахом. В 1879 году французский химик Густав Бушарда, нагревая изопрен и действуя на него соляной кислотой, осуществил обратную реакцию — получил каучукоподобный продукт. В 1884 году английский химик Тилден получил изопрен путем высокотемпературного разложения скипидара. Хотя каждый из этих ученых внес свою лепту в изучение свойств каучука, тайна его синтеза так и осталась в XIX веке неразгаданной — все открытые способы оказались непригодны для промышленного использования или вследствие дороговизны сырья, или из-за малых выходов изопрена, или из-за сложности технических процессов, обеспечивающих протекание реакции.
Но действительно ли изопрен так необходим для производства каучука? Быть может, макромолекулу с подобными же свойствами возможно образовать из других углеводородов? В 1901 году русский химик Кондаков установил, что в каучукоподобное вещество превращается также диметилбутадиен, если оставить его около года стоять в темноте или на рассеянном свету. (Во время Первой мировой войны в Германии, отрезанной от источников натурального каучука, было налажено производство синтетического каучука из диметилбутадиена. Однако изделия из него выходили очень низкого качества, цена же их из-за технических сложностей оказывалась непомерно высокой. После войны этот метил-каучук больше никогда не производился.)