История развития транспорта
| Т |
ранспорт, как и земледелие, добывающая и обрабатывающая промышленности является сферой материального производства. В отличие от других отраслей народного хозяйства транспорт не производит новых продуктов. Продукцией транспорта является само перемещение, сама перевозка пассажиров и грузов.
В сущности, без перемещения орудий и предметов труда, самого человека невозможно ни добывание пищи, ни изготовление одежды и жилища, ни какая-либо другая целесообразная деятельность.
Потребность в перемещении грузов возникла на самых первых этапах человеческой культуры. Зарождение пешеходных троп относится к первобытно-общинному периоду существования человеческого общества, когда появились постоянные поселения, зародилось скотоводство и земледелие. Направляясь на охоту или рыбную ловлю, люди избирали пути, пролегающие по наиболее удобным для передвижения местам, обходя препятствия. В результате многократных проходов возникали тропы, в первую очередь у выходов из поселений, на подходах к бродам.
Следует отметить, что на этом этапе развития человечества потребности в транспорте были минимальными, так как ограничивались обслуживанием собственных нужд.
Первыми "техническими средствами" сухопутного транспорта были волокуши из жердей, простые короткие шесты, которые позднее, видоизменяясь, получили название коромысел. Пара шестов превратились в известные носилки.
С приручением домашних животных – быков и ослов (в Египте – в VI – V тысячелетиях до нашей эры, в Европе – в III тысячелетии до нашей эры) возникли первые требования к выбору и подготовке пути, вначале в виде обламывания мешавших ветвей.
В этот же период зарождался водный транспорт. Вид плывущих по реке деревьев наталкивал на мысль о постройке плотов, а вид дуплистого дерева – на устройство челнока путем выжигания и выдалбливания. В странах, где было развито скотоводство, зарождалась идея надутых мехов, как средства для переправ. На безлесном побережье северных морей появились кожаные лодки и т. д.
Появление металлических орудий, развитие скотоводства и земледелия привели к зарождению торговли, вначале как обмена между соседними поселениями, потом путем многократных промежуточных обменов с более отдаленными. Возникла торговля. Начались захваты имущества соседей, превращение пленных в рабов. Из разраставшихся племен возникли рабовладельческие государства. Вооруженные конфликты между соседями превратились в целенаправленные войны для захвата территорий, обложения данью. Это создало потребность в системе сухопутных и водных путей:
· для торговли;
· военных походов;
· управления государством;
· культовых шествий (городские улицы).
Старейшие из известных нам больших государств или цивилизаций возникли на Древнем Востоке в долинах рек Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Ганга, Хуанхэ и Янцзы, а также на побережье Средиземного моря в Древней Греции и Древней Италии (Риме). Своим развитием эти великие цивилизации обязаны не только плодородным землям и рыбным богатствам, но и мощному для своего времени транспорту, прежде всего водному.
Например, Египет, по свидетельству Геродота, за 5 тыс. лет до н. э. обладал многочисленным речным и морским флотом, на котором была занята огромная армия людей – 700 тысяч человек. По Нилу на плотах и судах в больших количествах перевозились продукты земледелия и животноводства, ремесленные изделия, лес, строительные материалы для крепостей, храмов, дворцов, жилищ и, в частности огромные каменные блоки весом до 3 т для постройки пирамид и статуй.
Мореплавание в Египте получило особенно большой прогресс в эпоху завоевания Египта греками-македонцами. Наиболее крупный порт в Александрии был оснащен уникальным маяком высотою 200 м (на о. Фарос). Ночью свет от костра отражался металлическими зеркалами. Недаром фаросский маяк считался одним из 7 чудес света.
Задолго до нашей эры в Египте строили огромные корабли. Один из них, например, имел длину 93 м, а в движение приводился с помощью 200 весел, за которыми сидели свыше 1500 гребцов. Его борта были защищены крепостной стеной с 24 башнями; на носу были укреплены 7 таранов; корма снабжена 4 рулевыми веслами по 15 м длиной; судно было снабжено 4 деревянными и 8 железными якорями. Корабль вмещал 3-тысячное войско.
О понимании египтянами важной роли транспорта говорит также факт первой попытки сооружения ими канала для связи Средиземного моря с Красным, которая относится ко времени Рамзеса II Великого (XVI в. до
н. э.). Главной побудительной причиной считают стремление Египта развить торговлю с Аравией, откуда Египет, в частности, получал медь.
Вторая попытка соорудить канал была предпринята около 610–595 гг. до н. э. фараоном Нехао, который, видимо, знал о возможности выхода в Индийский океан. По Геродоту, Нехао нанял финикийских моряков для исследования Африки. Выйдя из Красного моря, они обогнули весь континент и через 2 года прибыли в Египет со стороны Гибралтара. Однако жрецы воспротивились этому, работы остались незавершенными, и только примерно через 100 лет при Дарий I Средиземное и Красное моря были соединены.
Значительную роль в развитии человеческого общества сыграл сухопутный транспорт. Древнее латинское изречение гласит "Via est vita" (Дорога есть жизнь. Его можно перефразировать – "Транспорт есть жизнь"). Еще в древности наряду с тропинками, по которым груз перемещался носильщиками, на важнейших связях между поселениями, городами, государствами стали возникать караванные пути. Великий "шелковый путь" длиной 7000 км связывал Дальний Восток с Африкой и Европой.
Крупным шагом прогресса явилось изобретение колеса (примерно в V– IV тысячелетиях до нашей эры). Конструкция колес претерпела длительную эволюцию от дисков из толстого бревна до колес со спицами.
Идею колеса следует признать величайшим изобретением человеческого гения, во-первых, потому, что колесо не имеет аналога в природе, и, во-вторых, потому что колесный экипаж в принципе служит человечеству много тысячелетий и остается основой всех видов современного наземного транспорта.
Первые повозки на колесах – колесницы (рисунок 1.1), появились за 5 тысяч лет до нашей эры в Западной Азии в степной зоне, где рельеф местности не создавал препятствий для передвижения.
Колеса сначала представляли собой поперечные обрубки круглых бревен, потом сбитые деревянными планками ободья. В дальнейшем колеса стали делать со ступицей и спицами, то есть такими, как мы привыкли их видеть.
|
ленной поверхности для передвиже-
ния, при этом, чем ровнее и тверже поверхность, по которой катится колесо, тем менее усилий требуется для тяги повозки. Чрезмерная крутизна дороги и большие неровности на проезжей части резко затрудняют или полностью исключают применение колесных повозок.
Создание искусственных дорог – выдающееся событие в истории человеческого общества. В отличие от речных и морских путей сообщения, расположение которых предопределено самой природой, искусственные дороги в принципе можно строить в любом направлении и в любую точку суши. Там, где строились сухопутные дороги, государства росли территориально и укреплялись в хозяйственно-политическом отношении. Великое Персидское царство, коренное население которого жило на Иранском нагорье, лишенном судоходных рек в VI в. до нашей эры, захватив Египет, Вавилон, Малую Азию, часть Закавказья, Средней Азии и Индии, удерживало в своих руках огромную территорию от реки Инд на Востоке до Эгейского моря на Западе.
Управление таким огромным государством было бы невозможно без сети сухопутных дорог. Такая сеть была создана. Основой ее была "Царская дорога" длиной 2400 км от Эфеса на берегу Эгейского моря до города Сузы на берегу Персидского залива, где жил царь Дарий I (рисунок 1.2).
Геродот, проехавший по этой дороге, свидетельствует, что примерно через каждые 25 км на ней сооружены станции с различными службами и сооружениями.
|
протяженностью около 75000 км.
Все дороги Рима начинались от пло-
щади Форума, где стоял "золотой" столб (нулевая точка отсчета расстояний) и расходились на 5 главных направлений. Первое направление – на Азию с переправой через Адриатическое море к Балканскому полуострову и с дальнейшим разветвлением дороги на юг Греции и на северо-восток к Херсонесу и далее. Второе – на Византию и далее на Азию. Третье – на Германию и Британию. Четвертое – на Испанию и пятое – на Африку с переправой через Мессинский пролив в Сицилию и далее на Карфаген, откуда одна ветвь шла на запад по побережью Африки до Гибралтарского пролива, а другая – на восток до Александрии. При обратном движении все дороги вели в Рим, чем оправдывалось буквальное значение широко известной поговорки.
Римляне показали высочайший класс искусства в сооружении дорог, достойный удивления и восхищения современных специалистов. Царицей этой сети считалась "Аппиева дорога" – начальный участок магистрали Рим – Африка (рисунок 1.3). Чудом дорожного искусства древних римлян считалась также "Троянова дорога", проложенная по берегу Дуная. В районе "Железных ворот", где Дунай течет в глубоком ущелье, она была вырублена частично в отвесных скалах, а частично висела на мощных деревянных брусьях, укрепленных концами в шурфах.
|
Магистральные дороги строи-лись по единой технологической схеме: в основании – каменные блоки или крупный камень, выше – галька величиной с кулак, еще выше – с грецкий орех, самый же верхний слой состоял из мелкой
гальки смешанной с песком. Общая величина покрытия составляла около метра, поэтому римские дороги по праву называли "лежачими стенами". Почти все римские дороги были прямыми, поскольку повозки в то время не имели поворачивающейся передней оси.
В отличие от Римской империи в средневековой Европе, расколотой на сотни мелких княжеств, герцогств и графств, не требовалась мощная транспортная сеть. Замкнутые и часто враждующие между собой феодальные государства мало заботились об улучшении дорог. Падение рабовладельческого строя стало концом и римской техники дорожного строительства, которая базировалась на использовании практически неограниченных источников рабского труда. Прокладывать новые дороги в то время могло только местное население, привлекаемое на барщину. В результате стали появляться новые грунтовые дороги облегченной конструкции.
Однако упадок дорожного строительства привел к необходимости значительного усовершенствования колесных экипажей. В XY в. появился новый вид транспортного средства – карета (польское слово от латинского "carruca" – четырехколесная повозка) с кожаными боковинами, а затем и застекленная.
В XYII в. карета обрела уже почти все элементы, применяемые в автомобиле: кузов, рессорную подвеску, шкворень передней оси, тормоза, прочные и легкие колеса с надетой на них примитивной металлический, позже – гуттаперчевой шиной.
На протяжении многих веков и тысячелетий основной движущей силой наземного транспорта были сначала быки и ослы, затем лошади и другие крупные домашние животные. Но все время человека не покидало желание найти какой-то иной вид энергии, не подверженный усталости, болезням и чувству голода. Такой энергией поначалу был ветер.
О сухопутном применении паруса сохранилось мало сведений. Однако в одной из летописей говорится, что князь Олег при походе на Царьград (Константинополь) поставил свои ладьи на колеса.
В России в 1752 году крепостной холоп из Нижнегородской губернии Леонтий Шамшуренков сделал "самобеглую коляску". Она приводилась в движение усилиями 2-х человек.
|
ный под рамой коляски. Кроме того, имелась своеобразная коробка скоростей с передвижной ведущей шестеренкой и тормозные устройства на специальных пружинах, плавно останавливающие экипаж. Механизм коляски был настолько остроумен, что позволял совершать довольно быструю езду в гору и медленную с горы. Два человека располагались на сиденьи в открытом кузове в качестве пассажиров, а третий находился сзади, попеременно поднимая ноги, он надавливал приводные рычаги, приводя коляску в движение. Он же и управлял экипажем.
В 1690 г. француз Дени Папен построил паровую машину, состоящую из цилиндра и поршня, которая получила название "атмосферной". Принцип работы машины заключался в том, что на дно цилиндра под поршень наливалась вода, которая подогревалась горелкой. В результате нагрева пар выталкивал поршень вверх. Затем горелка убиралась, а поршень охлаждался холодной водой и под действием атмосферного давления возвращался в нижнее положение. Цикл длился одну минуту. Эта машина оказалась неработоспособной.
Использовав идею Папена, английский кузнец Томас Ньюкомен построил «водоотливную машину». Чтобы каждый раз не кипятить под поршнем воду, он соединил трубкой паровой котел и цилиндр. В цилиндр сначала подавался пар из котла, а затем – холодная вода из бочки, которая конденсировала пар.
Иван Ползунов в 1763 году спроектировал первую паровую машину для приведения в действие воздушных мехов на Колывано-Воскресенских заводах, состоящую из 2-х пароатмосферных цилиндров ньюкоменского типа. Построенная в мае 1766 года (сам Ползунов, надорвав свои силы, умер за неделю до пуска машины) она в ноябре того же года была выведена из строя и заброшена.
Машина Ньюкомена была неэкономичной, однако, после усовершенствования в 1784 г. Джеймсом Уаттом – механиком университета в Глазго, паровая машина стала прототипом мирового универсального механического двигателя, преобразовавшего не только производство, но и весь уклад жизни народов. Уатт добавил конденсатор, парораспределитель (золотник) и подачу пара по обе стороны поршня. Он же ввел оценку мощности в лошадиных силах.
Паровая машина позволила создать транспортную самоходную единицу, теоретически любой мощности и независящую от условий погоды. Приспособленная для вращательного движения, она стала основой технического прогресса на всех видах транспорта.
|
Впервые в качестве двигателя паровой двигатель был использован французом Никола-Жозефом Кюньо (1715–1804). Его "паровая телега" (рисунок 1.5) была изготовлена в 1769 году в мастерских парижского арсенала и предназначалась для транспортировки орудий и другой военной техники. Телега имела 3 колеса, причем переднее колесо было и ведущим и направляющим. Котел подвешивался впереди переднего колеса
топкой в сторону движения. Скорость движения повозки доходила до 4 км/ч. Через каждые 15 минут движения повозке требовалось столько же времени для доливки воды и подъема давления пара. "Паровая телега" Кюньо с 1794 года хранится в музее.
|
В 1801 году Ричард Тревитик построил самодвижущийся пассажирский экипаж "пышущий дьявол", как прозвали его в народе (рисунок 1.6). При испытаниях он перевернулся из-за огромных колес (2,5 м в диаметре) и сломался к радости извозчиков и населения. Сам Тревитик больше не возвращался к своей затее, а стал конструировать паровозы. Но его последователи продолжали разрабатывать и запатентовали повозки своей конструкции. Были разработаны более мощные, более легкие и экономичные паровые двигатели для повозок, скорость которых достигала 30 км/ч. На повозках с паровым двигателем начали применять
эластичные шины, рулевую трапецию, механизм для вращения колес одной оси с разными оборотами – дифференциал, цепной и даже карданный вал от паровой машины к ведущим колесам.
Вскоре на смену тяжелым и маломощным паровым машинам пришел двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Изобретателем ДВС считается французский механик Жак Этьен Ленуар (1822–1900), который в 1860 году построил газовый двигатель. Однако французский военный инженер Филипп Лебон создал проект газового двигателя за 60 лет до Ленуара, но реализовать его не смог, так как трагически погиб в 1804 году. Были и другие предшественники Ленуара, однако его заслуга состоит в том, что он построил не опытный экземпляр, а технологичную, пригодную для производства машину, причем как раз в тот момент и в том месте, где в ней была исключительная потребность.
Использовав разработки Ленуара, подручный продавца из Кельна Николаус Отто сконструировал экономичный газовый двигатель с КПД, достигающим 15 %. Двигатель назвали четырехтактным, так как процесс в нем совершался за четыре хода поршня и соответствовал двум оборотам коленчатого вала. Двигатель в основном использовался в стационарных условиях, так как его масса на 1 кВт достигала 500 кг и требовался большой резервуар для размещения запаса газа.
Наибольший вклад в создание бензинового двигателя, пригодного для использования на транспортных средствах, внесли Г. Даймлер (1834–1900) и В. Майбах (1846–1929). Первый двигатель Даймлера (1882) годился не только для стационарного, но и для транспортного использования. Частота вращения вала двигателя Даймлера была в 4-5 раз больше, чем у газовых двигателей и достигала 900 оборотов в минуту. Значительно уменьшилась масса двигателя.
Еще более экономичный двигатель удалось создать немецкому инженеру Рудольфу Дизелю (1858–1913). В 1893 году им были построены первые образцы двигателя с воспламенением топливной смеси от сжатия, доведенного постепенно до 40 атм. Используя в качестве топлива керосин, двигатель Дизеля достигал КПД 34 %.
Большое значение для развития автомобильного транспорта имело создание ирландцем Джоном Бондом Данлопом надежной пневматической шины, которая была запатентована в 1888 году. Позже оказалось, что эдинбургский инженер Роберт Уильям Томсон получил патент на аналогичную пневмашину в 1845 году. Однако Томпсон умер не оставив наследников и его изобретение осталось забытым.
С развитием феодализма были созданы новые условия для развития материального производства и, следовательно, для транспорта. С ростом производительных сил усилилось общественное разделение труда. На определенном этапе вместо городов – крепостей и городов – центров власти и администрации стали расти города – центры ремесла и торговли. Увеличение объема производства, развитие сельского хозяйства обострили потребность в транспорте как для производственных нужд, так и для внешней межгосударственной торговли. В связи с этим во многих странах производились работы по расширению сети речных, морских и сухопутных путей сообщения.
Открытие новых торговых путей и новых стран в XV–XVI веках ускорило процесс разложения феодализма и возникновения капиталистических отношений в Европе. Это время, известное под названием периода великих географических открытий, положило начало колонизации Африки, Азии и Америки.
К концу XVII века были известны пять материков. Последний, шестой континент – Антарктида был открыт русской экспедицией на судах "Восток" и "Мирный" под командованием Ф. Ф. Беллинсгаузена в январе 1820 г.
В XIX веке появился новый вид сухопутного транспорта – железнодорожный. Первая в мире коммерческая железная дорога была построена в Англии в 1825 году под руководством Стефенсона.
В течение всей предшествующей истории транспортные средства (суда, повозки, животные), как правило, принадлежали владельцу груза, осуществлявшему перевозку.
При капитализме, по мере укрупнения предприятий, усложнения техники, технологии и возрастания объемов производства, хозяину предприятия становилось все труднее содержать собственное сложное и дорогостоящее транспортное хозяйство, которое невозможно было всегда интенсивно использовать. В связи с этим вскоре транспорт выделился в самостоятельную отрасль, выполняющую перевозки грузов и пассажиров для любого клиента за определенную плату. Это позволило ускорить процесс формирования самого транспорта и освободить от сложных функций машинное производство.
Таким образом, в условиях капиталистического способа производства транспорт претерпел кардинальные изменения, заключающиеся в применении механического двигателя, расширении сети путей сообщения, выделении транспорта в особую отрасль производства, дифференциации средств и появлении морского, речного, железнодорожного, автомобильного, трубопроводного, а позднее и воздушного транспорта.