Wonderful inventions 1868, part 2

Выдающиеся изобретения: от морского компаса до океанского телеграфа.
Wonderful inventions: from the mariner's compass to the electric telegraph cable,

Продолжение, начало здесь.

В 1868 году в Лондоне вышла книга Wonderful inventions: from the mariner's compass to the electric telegraph cable, в которой была предпринята попытка проанализировать движение человечества по пути технического прогресса в виде составления списка самых замечательных, изумительных, удивительных, … (wonderful одним словом) изобретений всех времен и народов. На тот момент времени, разумеется.
Вот список изобретений вошедших в эту книгу:

1. Морской компас / The Mariner's Compass
2. Маяки и спасательные шлюпки / Lighthouses and Lifeboats
3. Барометр / The Barometer
4. Термометр / The Thermometer
5. Книгопечатание / Printing
6. Телескоп / The Telescope
7. Микроскоп / The Microscope
8. Часы / Clocks and Watches
9. Порох и бездымный порох (Черный порох и пироксилин) / Gunpowder and Gun-cotton
10. Газовое освещение / Gas-lighting
11. Артезианская скважина / Artesian Wells
12. Паровая машина / The Steam-engine
13. Хлопчатобумажное производство / The Cotton Manufacture
14. Пароход / Steam Navigation
15. Железная дорога и Паровоз /The Railway and the Locomotive Steam-engine
16. Военные железные корабли (броненосцы), пушки и броня / Iron Ships of War, Guns, and Armour
17. Электрический телеграф / The Electric Telegraph
18. Океанский электрический телеграф / Ocean Electro-Telegraphy. – The Electric Cables

Продолжаю обзор этих изобретений, начатый в предыдущем сообщении.

10. Газовое освещение / Gas-lighting
Если бы список Wonderful inventions создавался в наше время на основе опроса общественного мнения, то этот пункт - Газовое освещение вряд ли попал в него. Сегодня редкий человек знает о газовом освещении, и о целой отрасли промышленности по производству, доставке и распределению светильного газа, которая существовала в 19-м веке в Европе и Америке. Думаю, что если даже проводить опрос не среди обывателей, а среди экспертов, то и в этом случае Gas-lighting не попало бы ни в ТОП10, ни в ТОП100 изобретений человечества. Эксперты люди грамотные, и большинство из них, вероятно, знают о газовом освещении, вот только сейчас эта отрасль промышленности практически умерла и не играет той роли, чтобы быть включенной в список самых-самых замечательных изобретений. Впрочем, возможно и зря!
Кратко рассказать о газовом освещении сложно, но постараюсь. Если подходить системно к описанию этого вопроса, то в Gas-lighting можно выделить три наиболее важных момента (элемента): производство газа; доставка и распределение; потребление, т.е. использование его для освещения или иных целей.
Производство светильного газа.
Горючий (светильный) газ первоночально получали при нагревании без доступа воздуха (пиролиз) различных органических материалов, например жира морских животных (китов, дельфинов, тюленей и др.). Но такой газ был дорог и производился в небольших количествах. Позже, основным источником газа стал процесс газификации каменного угля на газосветильных заводах. Уголь помещался в большие металлические или глиняные полые сосуды (реторты) и нагревался в печи. Выделявшийся при этом газ требовал еще очистки (например, от воды), после чего его собирали в специальных хранилищах - газгольдерах.
Нехитрая на первый взгляд операция, на самом деле была сложным технологическим процессом, которому, к тому же, необходимо было обеспечить стабильную непрерывность. Вот общий вид установки по производству газа с изображением всего технологического процесса, начиная с цеха по перегонки угля (слева) и заканчивая хранилищем газа (справа). Рисунок взят из книги Les merveilles de la science, ou Description populaire des inventions modernes, автор - Louis Figuier.

Общий вид установки для производства газа.
Vue gènèrale des appareils pour la preparation du gas

Получаемый таким способом горючий газ был смесью различных газов, отличавшийся по составу в зависимости от исходного сырья и технологии производства. Примерный состав светильного газа: водород (50 %), метан (34 %), окись углерода (8 %) и другие горючие газы.
Доставка и распределение газа
Получаемый на заводах газ надо еще доставить до конечного потребителя – к уличным фонарям и в дома простых обывателей. А для этого необходимо наладить производство труб и придумать способы их герметичного соединения. А еще нужна была разнообразная соединительная арматура, вентили и много еще всего и всякого, чего к тому времени не было и в помине. И все это надо было придумать, организовать производство, потом зарыть все под городскими улицами, подготовить персонал и обучить конечных пользователей. Масштаб проделанных работ может оценить любой человек, хоть немного знакомый с современным газовым хозяйством. Только надо учитывать, что все надо было сделать с нуля и, опираясь на технологии начала 19-го века. И все эти работы были проделаны.

Парижские улицы во время работ по прокладке газовых труб.
Impressions des Parisiens devant les premiers travaux pour la pose des conduites de gas dans les rues.

Впрочем, доставка газа к потребителю осуществлялась не только по трубопроводам, но и в сжатом виде в баллонах.

Автомобиль для перевозки сжатого газа
Voiture pour le transport du gaz comprimè

Извиняюсь, за шутку с Автомобилем для перевозки сжатого газа, но это сделал не я а Переводчик Google, но этот перевод оказался очень даже символичным. Ибо, воистину, все в этом Мире движется по спирали. Оказывается, существующие современные средства доставки газа, т.н. Передвижные средства заправки автомобилей сжатым газом изобретение очень даже давнее. Смотрим, сравниваем и удивляемся!

Передвижные средства заправки автомобилей сжатым газом.
Фото с сайта TПГ «Автометан»

Газовые лампы
Итак, газ получили и доставили потребителю. Но использовать его просто сжигая в горелках, не имело смысла, так как газовое пламя дает мало света. В пламени свечи, масляной или керосиновой лампах светится не само пламя, а частички несгоревшего углерода (сажа). Проделывать тот же трюк с газом можно, если обеспечить малый приток воздуха к горелке, но опасность от неполного сгорания газа в начале 19-го века уже понимали. Поэтому в пламя горелки помещали предметы различной формы, которые раскаляясь, давали свет. Такие лампы получили название калильные. Интересно, что в английском варианте они называются Incandescent Gas Lamp, т.е. Газовая лампа накаливания. Как можно заметить, в 19-м веке лампа накаливания не обязательно была электрической.

Пример газовой лампы накаливания.
Incandescent Gas Lamp. Патент США №422536 от 04 марта 1890 года.

Примечательно, что самые эффективные газовые лампы накаливания появились уже в эпоху электрических ламп. Профессор Ауэр фон Вельсбах около 1880 года придумал очень эффективную калильную сетку из сплавов тугоплавких металлов, которая получила название колпачок Ауэра. А Вернер Сименс, основатель известной одноименной фирмы, изобрел регенеративную лампу, в которой продукты сгорания, покидающие фонарь и имеющие высокую температуру, направлялись  на подогрев свежей порции газа, тем самым повышая эффективность процесса горения. Но даже эти усовершенствования не могли остановить победного шествия электрического и закат газового освещения. Интересно, что эти два известных изобретателя (Вернер Сименс и Ауэр фон Вельсбах) принимали также активное участие в совершенствовании электрической лампы накаливания, но это уже совсем другая история.
Газовое освещение умерло. Но для газификации угля не все так безнадежно. Думаю, что спираль развития проявится еще раз, не только в автомобилях для перевозки газа, а более в глобальном масштабе. Запасов угля на планете Земля несравнимо больше, чем нефти и газа, и потому человечеству в ближайшее время придется вернуться к масштабной переработке угля в углеводороды, конечно, на более высоком технологическом уровне.

11. Артезианская скважина / Artesian Wells
С точки зрения современного человека, включение в список самых выдающихся изобретений артезианских скважин выглядит несколько странно. Большинство из нас для повседневных нужд «добывает» воду из водопроводного крана, или, в крайнем случае, покупает питьевую в магазине. Каким образом к нам доходит вода, как и где она добывается и очищается, нас это обычно мало интересует. То что легко доступно, не вызывает интереса.
Совсем иначе было в доводопроводную и доартезианскую эпоху. Источников воды, конечно, было много. Но источников с чистой водой было мало. Например, в Древнем Риме строили виадуки для доставки воды с горных рек в города. Но что осталось от этого былого величия в средневековой Европе? Ничего! Поэтому и уносили эпидемии, периодически прокатывающиеся по странам Европы, миллионы жизней, т.к. одним из основных источников заражения при этом являлась некачественная питьевая вода.
И нет ни чего удивительного в том, что артезианские скважины были так восторженно восприняты. Фактически, в то время, они были единственными источниками действительно чистой воды.
Но с точки зрения изобретательства, правильнее было бы сказать, что изобретена была не артезианская скважина, а способ бурения. Именно усовершенствования в технологии буровых работ и инструментах позволили легко добираться до пластов подземных вод. Вот пример ручной, но достаточно совершенной установки, предназначенной для бурения артезианских скважин, взятой из журнала The English Mechanic and mirror of science за 1870 год.

Установка для бурения артезианских скважин.
Watson’s deep tubular wells.
The English Mechanic and mirror of science. June 10, 1870.

Были к тому времени и гораздо более мощные и совершенные буровые машины. Вот пример американской буровой установки с приводом от паровой машины.

Clapham’s drilling and pumping machine.
Scientific American. Vol.XIV.-No.23. June 2, 1866.

Но французы удивили больше всех. Еще более мощная и совершенная буровая установка.

Продольный разрез установки во время работы буровой скважины Пасси.
Coupe longitudinale du bâtiment pendant le travail de forage du puits de Passy.

13. Хлопчатобумажное производство / The Cotton Manufacture
Еще одна вещь (изобретение) о существовании которой мы сильно не задумываемся, хотя пользуемся ими (изделиями из хлопка) практически ежедневно. Вероятно, для людей 19-го века появление большого количества дешевой одежды из нового материала было важным событием.
Следует также обратить внимание, что в данном случае речь идет о целой индустрии (отрасли промышленности), а это подразумевает многоэтапное производство с очень различными друг от друга этапами (технологиями, машинами и т.д.), на каждом из которых было большое поле деятельности для изобретателей. Однако, всей этой промышленности могло не быть, если бы не удалось решить проблему очистки хлопка от семян.
Проблема эта старая, и решение её было известно еще в древней Индии, где было придумано ручное приспособление, с помощью которого удавалось очищать хлопок. Производительность при этом была низкая – два-три сменных рабочих могли очистить 6-8 кг хлопка в день, что было явно недостаточно для промышленного производства.
Необходимо было механизировать этот процесс, что и было сделано в 1792 году, когда Ели Уитней (Eli Whitney) изобрел пильную машину, или пильный коттон-джин (The Cotton Gin), на которую был получен патент 14 марта 1794 года. С внедрением этой машины, те же 2-3 человека стали получать сотни кг в день чистого хлопка. А когда стали использовать другие приводы (животные, вода, паровой двигатель), производительность возросла до тысяч килограмм в день.

Ели Уитней (Eli Whitney) и его патент на коттон-джин (The Cotton Gin)

С момента внедрения этого изобретения хлопководство стало быстро развиваться, как никакая другая отрасль промышленности в мире, причем в каждом звене её технологической цепочки, начиная с выращивания хлопка, и кончая производством ткани.
Наиболее важным нововведениям в этой отрасли было также внедрение ткацких станков с приводом от паровой машины.

Цех с ткацкими станками с приводом от паровой машины.

12. Паровая машина / The Steam-engine
14. Пароход / Steam Navigation
15. Железная дорога и Паровоз /The Railway and the Locomotive Steam-engine
Паровая машина в её классическом виде, в настоящее время, утратила свое былое значение, и потому используется редко. Следует, однако, помнить, что именно паровая машина явилась энергетической основой промышленной революции XVIII века, заложившей основы современной цивилизации. С моей точки зрения, именно паровая машина является изобретением №1 всех времен и народов.
Имея большое значение сама по себе, паровая машина породила много других изобретений, в том числе включенные в список Wonderful inventions: пароходы (Steam Navigation) и паровозы (The Railway and the Locomotive Steam-engine). Все эти машины являются довольно сложными техническими системами, и как всегда в подобных случаях, в их создании и совершенствовании принимало много ученых и инженеров. Однако у всех этих машин есть признанные в общественном сознании изобретатели. Так изобретателем паровой машины считается Джеймс Уатт (James Watt), который в содружестве c Мэттью Боултоном (Matthew Boulton) в 1774 создали первую версию своей паровой машины, послужившей основой для создания и совершенствования всех последующих.
Изобретателем (создателем) парохода считается Роберт Фултон (Robert Fulton), который в 1807 году построил корабль с гребным колесом «Clermont», совершавший рейсы по реке Гудзон от Нью-Йорка до Олбани.

Пароход Клермонт на реке Гудзон.

Впрочем, еще в 1788 году пароход, построенный Джоном Фитчем, уже осуществлял регулярное сообщение по реке Делавер между Филадельфией (штат Пенсильвания) и Берлингтоном (штат Нью-Йорк). С паровозом произошла примерно такая же история. Говоря о первых паровозах, обычно вспоминают Стефенсона и его Ракету (The Rocket). При этом забывают, что Рейнхильские состязания, для участия в которых и была создана Ракета, проходили осенью 1829 года, а действительно первый паровоз был создан Ричардом Тревитиком в конце 1803 года. Более подробно о первых паровозам можно узнать в статье Как начинались Паровозы.
Но изобретение и совершенствование паровозов потребовало также и развития железной дороги. А это не только рельсовый путь, но и мосты, туннели, вокзалы и прочее путевое хозяйство. На их строительство было потрачено много средств и усилий. В качестве примера, по которому можно судить о масштабе проделанных работ, приведу рисунок виадука Morlaix построенного для железной дороги между Парижем и Брестом во Франции.

Виадук Morlaix на железной дороге Париж – Брест.
Viaduc de Morlaix, sur le chemin de fer de Paris à Brest.

Построенный в 1860-х годах, этот виадук и сейчас продолжает работать и поражать своим величием.

Le viaduc de Morlaix vu de la place du centre ville.
Автор: Bruno Corpet (Quoique)

17. Электрический телеграф / The Electric Telegraph
18. Океанский электрический телеграф / Ocean Electro-Telegraphy. – The Electric Cables
Изобретателей у электрического телеграфа также было много, но общепризнанным, впрочем, справедливо, является Сэмюэл Морзе (Samuel Finley Breese Morse). Вернее, до Морзе, разными изобретателями было предложено несколько типов телеграфной связи, которые не получили широкого распространения. Большой заслугой Морзе явилось изобретение телеграфного кода – знаменитых точек и тире, определенные комбинации которых соответствовали буквам алфавита (код Морзе).

Запатентованный и начавший коммерческую эксплуатацию в 1837 году, телеграфный аппарат Морзе очень быстро прогрессировал в техническом плане, а также распространялся по всему миру.

Развитие аппаратов электрического телеграфа Морзе:
вверху – модель 1837 года; внизу – модель 1859 года.

Но на пути победного шествия телеграфа встали океаны. Решение этой проблемы – прокладки телеграфных кабелей по дну океанов, потребовало в середине 19-го века усилий (организационных, интеллектуальных, финансовых и т.д.) сравнимых по масштабам с организацией полета человека в космос в середине 20-го века. Чего стоила только организация производства невиданного до той поры многожильного изолированного кабеля. А проблемы с его укладкой? Только после привлечения к этому делу знаменитого и крупнейшего на то время парохода Грейт Истерн (англ. Great Eastern), удалось отладить технологию укладки телеграфного кабеля по дну океана. Всего в период с 1865 по 1874 годы Грейт Истерн проложил пять трансатлантических кабелей и один из Бомбея в Аден, общей длиной более 50000 км.

Грейт Истерн (Great Eastern) запускает буй в море, чтобы зафиксировать место потери атлантического кабеля.
Le Great-Eastern lançant une bouée à la mer, pour fixer la place du càble atlantique perdu.

Заключение.
С точки зрения современного человека (обывателя), возможно, не все изобретения из списка Wonderful inventions являются действительно самыми-самыми замечательными и удивительными. Некоторые из них потеряли свое былое значение, некоторые в настоящее время практически не используются, другие хоть и используются, но на повседневную жизнь человека практически не влияют, и потому о них редко вспоминают. Но в истории нашей цивилизации каждое из изобретений, безусловно, оставило свой заметный след.