Открытия XIX столетия

                       Стоктон-Дарлингтонcкая железная дорога

     Стоктон-Дарлингтонcкая железная дорога — первая в мире железная дорога общественного пользования на локомотивной (паровой) тяге. Открыта в 1825 году.

     Железная дорога Стоктон - Дарлингтон была построена в северо-восточной Англии, между городами Стоктон на Тисе и Дарлингтоном, и имела длину 40 км. Дорога изначально предназначалась для вывоза угля с местных угольных шахт в округе Дарлингтона, к порту в Стоктоне, где он перегружался на морские корабли. Дорога и поныне находится в эксплуатации, и управляется компанией Northern Rail.

История

     Эдвард Пиз, состоятельный купец и промышленник, получил полномочия от парламента на строительство железной дороги для обслуживания местных угольных шахт. К этому предприятию он пригласил уже известного на тот момент инженера и конструктора Джорджа Стефенсона, который уже в течение семи лет имел опыт эксплуатации и управления железными дорогами в Килингуорте, где также совершенствовал паровозы собственной конструкции.       

     Джордж Стефенсон при содействии Эдварда Пиза получил от британского парламента разрешение на использование на вновь построенной железной дороге локомотивной тяги.

Джордж Стефенсон отказался от старых конструкций, введя в конструкцию локомотивов новые принципы передачи тяги, но сохранив при этом и некоторые старые детали конструкции своих паровозов. Он также внес улучшения на принципы строительства рельсового полотна, и укладки пути.

     Первоначально Джорджу Стефенсону помогал и его сын Роберт Стефенсон, впоследствии не менее известный изобретатель и конструктор локомотивов.

     Джордж Стефенсон совместно с сыном и Эдвардом Пизом, создали первый в мире локомотивостроительный завод в Ньюкасле. Дорога имела протяженность 26 английских миль. На наиболее крутом уклоне были установлены две стационарные паровые машины, для тяги поездов посредством лебедки, в дальнейшем от этих машин отказались, ибо паровозы продемонстрировали полную способность к самостоятельному ведению поезда даже на крутых уклонах. На дороге был построен также и один из первых железнодорожных мостов в истории, по проекту инженера Игнатиуса Бономи

     Первоначально вид тяги на дороге был конным, только несколько позднее они были заменены паровозами, полностью доказавшими свою жизнеспособность, как полноценный и самостоятельный вид тяги.

Подвижной состав

     Первым локомотивом для работы на дороге стал паровоз Джорджа Стефенсона был Locomotion № 1, построенного на заводе Джорджа Стефенсона. Официальное открытие дороги состоялось 27 сентября 1825 года, первая поездом на дороге стал пассажирский поезд, перевезший около 600 пассажиров. 19 км пути им были преодолены за два часа. Первыми пассажирскими вагонами, стали переоборудованные вагонетки для перевозки угля. Ещё три паровоза аналогичные Locomotion-у были построены в 1826 г.        Первоначально паровая тяга была дороже конной, но затем она доказала свою экономическую эффективность при возрастании объёма перевозок и веса поездов. На дороге не применялось никаких видов сигнализации, известных позднее и не было графика движения поездов. В 1833 году, дорога была проложена до Мидлсбро, это ускорило перевозку угля, ибо порт в Мидлсбро имел более глубоководную гавань, нежели Стоктоне.

Дальнейшая  судьба дороги

     В 1833 году благодаря модернизации и совершенствования организации движения и управления дорогой, дорога Стоктон-Дарлингтон обрела черты свойственные современным железным дорогам. Были построены вторые пути, внедрена сигнализация, принятая как образцовая при строительстве новых железных дорог. Железная дорога Стоктон - Дарлингтон, доказала реальную эффективность и экономическую целесообразность железных дорог, как полноценного вида общественного транспорта. В 1863 г. Стоктон—Дарлингтонская железная дорога, была объединена с Северо-Восточной железной дорогой, с включение в него железнодорожных сетей Лондона и Северо-Восточной железной дороги.

Изобретение первого  паровоза

     История современных паровозов неотъемлемо связана с первыми опытами по созданию компактных паровых машин. В этом деле в конце 18 века больших успехов достиг известный английский инженер Джеймс Уатт. Его механизмы использовались во многих отраслях производства и с целью откачки воды из шахт.

     Одним из первых смельчаков, не побоявшихся энергии пара и попытавшихся укротить это проявление водной стихии, был Ричард Тревитик. Юноша не очень прилежно учился в школе, и все, что он вынес оттуда, – так это умение писать и считать. Отец Ричарда был управляющим крупным рудником, и с детства молодого Тревитика привлекали десятки машин и механизмов, помогавших добывать рабочим полезные ископаемые.

     Несомненно, Ричард знал об опытах Уатта, и в свою очередь внес в конструкцию традиционной паровой машины некоторые изменения. Он смело предложил увеличить в несколько раз рабочее давление пара, чтобы еще больше уменьшить габариты паровых агрегатов. В результате его изобретение уже могло устанавливаться на небольших экипажах, конструированием которых Тревитик и занялся. Молодой инженер не обращал внимания на возмущения именитых коллег, в том числе, и самого Уатта, который считал сумасшествием работать с паровыми машинами при таком давлении.

     Тем не менее, уже в 1801 году Ричард построил самодвижущуюся повозку на паровом двигателе, которая произвела настоящий фурор на улицах небольшого городка Кэмборн. Местные сразу окрестили изобретение «драконом Тревитика», и посмотреть на медленные перемещения данного механизма по узким улочкам ежедневно собиралась большая толпа зевак.

     Но прототип автомобиля не смог долго веселить публику – однажды Тревитик остановился перед корчмой, чтобы перекусить. При этом он забыл уменьшить огонь, подогревающий котел, в результате чего имевшаяся вода выкипела, емкость раскалилась, и вся карета сгорела в несколько минут. Тем не менее, неунывающего оптимиста Тревитика сие происшествие ничуть не смутило, и он продолжил свои опыты с новым рвением.

Первые  прототипы паровозов

      Ричард работал над созданием новой повозки, которая могла бы передвигаться по чугунным рельсам и везти груз. Сегодня эта громоздкая конструкция вызывает у многих улыбку, однако один из первых паровозов с успехом прошел испытания 21 февраля 1804 года. В ходе данной презентации механизм Тревитика успешно вез повозки с углем, общий вес которых составлял целых 10 тонн.

     Но неугомонному инженеру этого было мало, и он соорудил новый полигон для испытаний. На одной из окраин Лондона была выбрана площадка, которую огородили высоким забором. Внутри Ричард построил кольцевую рельсовую дорогу и запустил здесь новый паровоз под названием «Поймай меня, если сможешь». Нельзя не отметить и успехи Тревитика в коммерции – все желающие могли посмотреть или прокатиться на диковинном изобретении за определенную плату.

     Ричард надеялся, что его опытами заинтересуются владельцы фабрик, которые могли бы предложить деньги за новое изобретение, однако ошибся. В то же время, на его небольшой железной дороге случилась авария – лопнул один из рельсов, в результате чего самодвижущийся механизм получил большие повреждения. Ричард уже потерял интерес к этому прототипу, поэтому не стал его чинить, а переключил свой энергичный разум на разработку новых конструкций. Изобретателю повезло, и уже совсем скоро он смог увидеть, как первые паровозы начали покорять землю, а по улицам Лондона вовсю стали разъезжать пыхтящие паром омнибусы.

Уильям Стёрджен — изобретатель электромагнита

     23 мая 1825 года на заседании Британского общества искусств за длинным столом, заставленным различными электрическими приборами и внушительной батареей из вольтовых столбов, сидел высокий джентльмен с военной выправкой и благородным, хотя и несколько грубоватым лицом. Лет ему было за сорок. Скорее всего, его Можно было принять за отставного военного.

     Когда члены общества собрались, председатель коротко представил гостя: «Мистер Уильям Стёрджен — эсквайр»,— и сказал, что мистер Стёрджен любезно согласился показать обществу ряд своих приборов для электромагнитных экспериментов и познакомить со своим изобретением...

     После открытия Эрстеда опыты с электричеством и с магнитами вновь стали популярны среди образованной публики. Поэтому собравшиеся не без интереса следили за ловкими руками экспериментатора, демонстрировавшего по большей части знакомые всем и лишь слегка усовершенствованные приборы. Но вот Стёрджен сделал паузу и с некоторой торжественностью открыл большой футляр. Там лежал согнутый подковой черный лакированный стержень из мягкого железа, обмотанный блестящей медной проволокой.

     Изобретатель положил прибор на весы. Английская система мер всегда отличалась замысловатостью, и я не стану перечислять фунты и унции, поставленные на другую чашку весов. Общий вес прибора составил что-то около двухсот граммов. Экспериментатор подвесил прибор на штатив и подключил к вольтовой батарее. Концы подковы, обретя магнитную силу, притянули к себе железную полосу. Стерджен стал нагружать полосу гирями: одна, другая, третья...—полоса держится: пятая, десятая... Лишь когда вес притянутого железа в 18 раз превзошел вес самого магнита, груз оторвался.

     Это было неслыханно! Как удалось Стерджену так увеличить подъемную силу? Ведь ни один естественный магнит не в состоянии поднять и пятой доли такого груза... И вообще, кто такой этот джентльмен?

     Люди становятся чрезвычайно предприимчивыми, если их любопытство задето. К сожалению, не всегда такой интерес направлен на должное.

     Прошло всего несколько дней, и ученый Лондон узнал все подробности об изобретателе электромагнита. Оказалось, что Уильям Стерджен родился в семье сапожника. До девятнадцати лет он был практически малограмотен, находясь в обучении у коллеги родителя по цеховой принадлежности. По-видимому, предначертанная судьба не устраивала Уильяма. И в один прекрасный день, улучив момент, парень удрал от благодетеля в Вест-Морленд, где поступил в армию.

     Рядовому Стерджену определенно повезло. Сержант, у которого он оказался в подчинении, был начитанным и добрым человеком. Видя тягу молодого солдата к знаниям, он принялся снабжать Стерджена книжками, которые тот читал в свободное время. По-видимому, последнего оказывалось достаточно, потому что Уильям Стерджен не только приохотился к чтению, но и научился ставить немудреные опыты по химии и физике. Более того, со временем он научился разбираться в различных механизмах и в дальнейшем всю жизнь обожал ремонтировать часы.

     Очень скоро Стерджен понял, что знаний его слишком мало, чтобы разобраться хотя бы в описаниях экспериментов, помещенных в простых книгах.

     И он стал учиться. Учиться с той же настойчивостью, с какой умел делать все.

     Минуло почти пятнадцать лет со дня побега из отчего дома. Уильям Стерджен стал отличным механиком, умелым экспериментатором и образованным человеком, знакомым с латынью и естествознанием, с математикой и физикой. Купив на собранные за годы службы деньги токарный станок и инструменты, отставной солдат пробует свои силы в изготовлении приборов для любителей научных развлечений. И добивается определенного успеха. Успех приносит заказы. Заказы ведут к полезным знакомствам. Благодаря поддержке одного из влиятельных ученых Стерджен получает место лектора в военной Академии Ост-Индской кампании.

      И вот его первое публичное выступление в Лондоне с изобретенным электромагнитом. Солдат-ученый! Даже для невозмутимого английского общества это не могло остаться незамеченным.

     Но что, собственно говоря, открыл Стерджен, что изобрел?.. Об усилении магнитной силы в присутствии мягкого железа знали еще древние греки и римляне. А однорядная катушка, которая проявляла магнитные свойства, стоило пропустить по ней электрический ток, являлась не чем иным, как «соленоидом Ампера». Что же — объединил одно известное с другим известным и за это удостоился мировой славы?

     Именно так! Мы не называем его ученым-первооткрывателем. Но в объединении частей известного для получения нового качества лежит суть изобретательства. И здесь Стерджен — подлинный изобретатель электромагнита. Это ему первому в голову пришла мысль согнуть железный прут подковой. Сколько с тех пор прошло времени, а подковообразные магниты применяются до сих пор.

    Со временем его имя становится все более и более известным. О нем говорят ученые. О его магните пишут физики. В доме Стерджена появляются первые ученики. И среди них Джеймс Прескотт Джоуль, сын богатого манчестерского пивовара,— один из первооткрывателей в будущем закона сохранения энергии, который не питал склонности к профессии отца.

    Стерджен пишет несколько статей и немало раздосадован, когда снобы из «Философикл трансэкшенс» отказываются их опубликовать Он заявляет себя издателем нового научного журнала «Анналы электричества Стерджена», где, к слову сказать, появились и первые статьи Джоуля. Джоуль был талантливым учеником, и его учитель был счастлив этим обстоятельством. Продолжая работы учителя, Джоуль, например, сконструировал многополюсное электромагнитное устройство, весом в 5,5 килограмма, которое удерживало более тонны груза. Это не могло не поражать окружающих.

    В 1840 году, когда Стерджену было уже под шестьдесят, манчестерцы предложили ему пост директора своего музея. Место почетное, но не прибыльное. А изобретатель по-прежнему тратил большую часть дохода на электрические и магнитные опыты. Десять лет спустя он умер, так и не дождавшись ни признания, ни почестей. Многим из англичан сегодня даже имя его не знакомо. И только старая надпись на могильной плите напоминает: «Здесь лежит изобретатель электромагнита».

     Еще при жизни Стерджена электромагниты захватили воображение людей и стали модой. Изобретатели всех стран и народов пытались чисто опытным путем увеличить их притягивающую силу. Правил для расчетов и конструирования не существовало. Врачи использовали электромагниты для лечения, шарлатаны — для предсказания судьбы, фокусники и любители научных развлечений — для показа чудес.

    Одно из первых применений мощных электромагнитов на практике началось с конструированием подъемных кранов на сталелитейных заводах. Это нововведение вызвало сначала целую бурю, поскольку предприниматели тут же уволили рабочих, занятых раньше переноской железа. Правда, со временем кое-кого из уволенных удалось приспособить к делу. И тоже не без помощи электромагнита. В цехах и на проезжих дорогах появились люди с тяжелыми батареями за спиной и с электромагнитами в руках. «Магнитные Биллы»,—называли их обыватели. В обязанность «магнитных Биллов» входила очистка улиц и помещений от железного мусора. Особенное значение это стало иметь, когда по дорогам, теряя болты и гайки, побежали первые автомобили.

    Стали применять электромагниты и на мельницах для очистки зерна, на рудниках — для разделения полезной и пустой породы.

    Во второй половине века свойства электромагнита привлекали внимание военных. В Соединенных Штатах Америки в военном ведомстве проходили опробование два электромагнитных проекта. Один из них заключался в создании сверхсильного магнита для защиты крепостных стен прибрежных фортов от артиллерийского обстрела... Суть проекта заключалась в том, что сверхмощный магнит должен был притягивать к себе вражеские снаряды, отклоняя своей силой траектории их полета. Сегодня такая идея кажется смешной. Но сто лет назад на одном из фортов ее пытались воплотить в жизнь. Под командой бравого офицера матросы соединили рельсами казенные части двух старых осадных орудий, получив внушительную раму в форме буквы «П». Стволы пушек имели не меньше полуметра в диаметре и около пяти метров в длину. На них намотали обмотки из многих миль торпедного кабеля и пропустили по кабелю ток...

    Очевидцы рассказывали, что уже за десять миль в открытом море стрелки корабельных компасов теряли уверенность. Однако для притягивания снарядов противника сила магнита была явно недостаточной.

    Второе предложение касалось создания магнитного корабля-ловушки. Для этой цели кабелем обмотали целый броненосец и пустили по кабелю ток. Получился плавающий электромагнит со стальным сердечником, который должен был сбивать с толку магнитные стрелки компасов на судах противника. Однако и эта затея потерпела фиаско. Магнитная защита компасов на кораблях легко компенсировала влияние поля корабля-ловушки. Много было всевозможных попыток приспособить магнитные силы для службы человеку. И многое получилось. Оглянитесь вокруг, сколько электромагнитов работает в самых обычных домашних приборах. Тут и телефон, и магнитофон, даже простой дверной звонок... Нет, Уильям Стерджен вполне достоин того, чтобы мы сохранили в своей памяти его славное имя.

Лампа Дэви

     С увеличением добычи угля шахты становились все глубже. В шахтах стал появляться метан.было установлено наличие значительного выделения газа, неудовлетворительное проветривание шахт и предложено в качестве меры борьбы с метаном его выжигание.

     «Выжигальщик» надевал кожух и факелом из пакли, навернутой на палку и смоченной в мазуте, поджигал метан, скапливающийся обычно в тупиковом забое. Единственной защитой при этом у «выжигальщика» от возможного взрыва был кожух.

     По существовавшим тогда Правилам безопасности надзор шахты должен был привлекаться к ответственности за допущение на работу шахтеров без предварительного выжигания газа в забоях. Такая борьба с газом проводилась обычно между сменами, когда в забоях не было шахтеров. Но выжигание метана особо не спасало. Требовались светильники, которые могли работать в метановой среде.

Дальнейшая эволюция шахтерских ламп шла по двум главным направлениям: изоляция открытого пламени и  усовершенствование конструкции. Искали и более подходящие горючие материалы.

     Еще  в 1815 году, спустя сто лет после  первого крупного взрыва гремучего  газа на шахте возле Ньюкестля, английский химик и физик Гэмфри (Хэмфри) Дэви предложил предохранительную лампу для освещения мест работы шахтеров.

    Дэви заметил, что если пламя накрыть достаточно частой медной сеткой, то последняя, поглощая значительное количество тепла, будет настолько охлаждать газ, что горение не будет распространяться по другую сторону сетки, хотя часть не сгоревших (вследствие охлаждения пламени) паров и газов и будет проникать туда сквозь ее отверстия, так что их можно зажечь. Действие металлической сетки, препятствующее распространению горения, можно видеть и из такого опыта, например: если держать сетку над открытым газовым рожком и зажечь газ поверх ее, то пламя будет держаться над сеткой и не распространится вниз по направлению к рожку. На этом свойстве металлической сетки Дэви и основал устройство своей предохранительной лампы. Это небольшая металлическая масляная лампа, в которой конец светильни, а следовательно, и пламя окружены цилиндром из проволочной сетки. Внутреннее пространство этого цилиндра как для выхода из него продуктов горения, так и для притока к пламени свежего воздуха не имеет иного сообщения с окружающей атмосферой, как через посредство медной проволочной сетки. В случае внесения такой лампы в атмосферу какого-либо горючего газа последний, конечно, тотчас проникнет внутрь сетки к пламени и от него воспламенится; но горение его при этом ограничится лишь внутренним пространством лампы, окруженным сеткой, и не передастся всей остальной массе газа.

    Впоследствии лампа Дэви подверглась значительным усовершенствованиям. Лампа была снабжена цилиндром из толстого стекла. Вместо масла в качестве осветительного материала стали употреблять бензин, который дает больше света. Однако, легко воспламеняющийся бензин не наливается в лампу в жидком виде, а резервуар лампы пополняется ватой, которая впитывает в себя бензин, и отдает его постепенно фитилю. Был придуман особый затвор, не дающим возможности рабочему открыть лампу в руднике, если же лампа случайно потухнет, то она зажигается с помощью особого огнива, дающего искру внутри лампы.

Вывод

     XIX век стал переломным для всего человечества. Ни одна нация, ни одно государство не могли игнорировать всё ускоряющийся процесс, который назовут впоследствии "научно-техническим прогрессом". Открытия в области физики, химии, биологии, медицины перевернули представления человека о мире. Понятно, что столь значительные открытия и нововведения повлияли не только на изменение мировоззрения нескольких поколений, но и на весь уклад их жизни.

     Именно в это время, безусловно, увеличивается роль науки, без неё стало невозможно развитие производства. Научные открытия внедряются в промышленность и сельское хозяйство. Железные дороги, электрическое освещение, телефон, телеграф и многое другое коренным образом меняют жизнь человека. Человек встает на принципиально новый уровень жизни.

Использованная  литература

1. http://www.letopis.info/themes/railway/parovoz_richarda_trevitika.html
2. http://econom.ucoz.ru/load/1-1-0-45
3. http://www.bestreferat.ru/referat-209477.html
4. http://therthen.at.ua/news/parovoz_richarda_trevitika/2013-02-04-132
5. http://nashaucheba.ru/v50998/томилин_а.н._рассказы_об_электричестве?page=29

Приложение

Джордж Стефенсон

Ричард Тревитик

Уильям Стерджен

Гемфри Дэви