100 знаменитых изобретений - Владислав Пристинский

Его можно было носить в кармане или на поясе, оставляя руки свободными.

Основными деталями магнитофона являются головки стирания, записи и воспроизведения. Для упрощения в большинстве магнитофонов сейчас применяется универсальная головка, совмещающая запись и воспроизведение.

Головка представляет собой магнитный сердечник для концентрации магнитного потока и обмотки для подвода или снятия электрических сигналов. Со стороны, обращенной к ленте, сердечник имеет рабочий зазор – промежуток, заполненный немагнитным материалом, например бериллиевой бронзой. Он обеспечивает магнитную связь головки с лентой.

Ток, проходя через обмотку записывающей головки, образует вокруг сердечника магнитное поле. Поле намагничивает проходящую через него ленту. Если через обмотку проходит электрический ток, возникший вследствие воздействия звука на микрофон, то магнитное поле изменяется в зависимости от силы тока микрофона. Кроме тока записывающего сигнала магнитное поле записывающей головки образуется также током дополнительного смещения, поступающим из высокочастотного генератора. Дополнительное питание током высокой частоты называется подмагничиванием. Оно позволяет нейтрализовать искажения, производимые электрическими приборами магнитофона. Во время работы вокруг них образовывается сильное магнитное поле, оказывающее влияние на ленту и снижающее качество фонограммы. Подмагничивание повышает качество магнитной записи.

Разные участки ленты получают намагниченность различную по силе и направлению. При воспроизведении записи лента двигается вдоль воспроизводящей головки с той же скоростью, что и при записи. При этом в обмотках головки возбуждается электрический ток, изменяющийся в зависимости от силы магнитного поля ленты. Воспроизведенный при этом сигнал поступает в усилитель, а от него – к динамику.

Стирание записи производится головкой стирания, соединенной с генератором высокой частоты. Ток, который создает этот генератор, пропускается через обмотки головки. Проходя через магнитное поле стирающей головки, лента многократно перемагничивается, в результате чего переходит в размагниченное состояние.

Движение ленты обеспечивается лентопротяжным механизмом. Его основными частями являются электродвигатель, ведущий вал и прижимной ролик. Лентопротяжный механизм магнитофона также обеспечивает ускоренную перемотку ленты в обоих направлениях и ее кратковременную остановку.

Несмотря на постоянное развитие звуковоспроизводящих устройств, магнитофоны остаются популярными во всем мире.

Мельница

Мельница является первым устройством, использовавшим не мышечную энергию человека или животных, а энергию природных сил – воды и ветра.

Первыми были водяные мельницы, где происходило преобразование энергии водяного потока в энергию вращения. Это простейшее устройство состояло из основного колеса, двух цевочных колес и рабочего органа – двух жерновов: подвижного и неподвижного. Первые мельницы появились на горных речках и быстро распространились повсюду, где можно создать перепад воды.

Изобретение мельниц было встречено с восторгом: о мельницах слагали песни, поэты посвящали им оды.

В зависимости от высоты напора воды различаются три типа водяных колес: нижнебойные, среднебойные и наливные, или верхнебойные колеса. Постепенно, с развитием техники осуществлялся переход от нижнебойных колес к верхнебойным как более производительным.

Обычно мощность водяного колеса не превышала нескольких десятков киловатт, число оборотов водяного колеса было так же незначительно, примерно от 1 до 10 об/мин. В зависимости от конструкции водяного колеса коэффициент полезного действия его колебался в пределах от 0,3 до 0,75.

В XI–XII веках помол на ручных мельницах был повсеместно прекращен. Водяные мельницы в то время ставились не только на реках: на территории современного Ирака в Басре были построены мельницы в устьях каналов, питавшихся водой за счет приливов. Они приводились в движение водой, отступавшей во время прилива. В Месопотамии на Тигре действовали плавучие мельницы. Мельницы Мосула висели на железных цепях посреди реки.

Вначале основным назначением мельниц был помол зерна. Но в XII в. жернова были заменены так называемыми кулаками, предназначенными для выполнения совсем другой работы. В простейшем варианте на главном валу мельницы вместо цевочного колеса был жестко закреплен кулак, управлявший рабочим органом. В XII–XIII веках появились сукноваляльные, железо– и бумагоделательные мельницы.

Постепенно начинали применять металл для валов и других деталей колеса; увеличивался его диаметр.

Стремление повысить мощность двигателя заставляло строить гидравлические установки больших размеров. Во Франции мастер Р. Салем под руководством А. де Виля соорудил в 1682 г. крупнейшую гидросиловую установку из 13 колес, диаметр которых достигал 8 м. Колеса, установленные на реке Сене, приводили в действие 235 насосов, поднимавших воду на высоту 163 м. Эта система, снабжавшая водой фонтаны королевских парков в Версале и Марли, получила у современников название «чудо Марли».

Больших успехов в области строительства гидротехнических сооружений добился русский изобретатель К. Д. Фролов на Колывано-Воскресенских рудниках Алтая. В 70-х годах XVIII в. на Алтае начали разработку серебряных руд, залегавших на более глубоких горизонтах. Использовавшиеся ранее водоотливные подъемные машины, приводимые в движение вручную или конной тягой, не могли обеспечить откачку воды и подъем руды на поверхность. Для увеличения количества добываемой руды Фролов разработал проект строительства комплекса вододействующих установок. После длительной борьбы с чиновниками Горного ведомства К. Д. Фролову удалось добиться утверждения своих предложений. В течение 1783–1789 гг. он внедрил свой проект. Это было самое крупное гидротехническое сооружение XVIII века.

К. Д. Фролов построил плотину высотой 17,5 м, шириной по верху 14,5 м, в основании – 92 м, длиной 128 м, создававшую необходимый напор воды. По специальной штольне в 443 м и каналу длиной 96 м вода поступала на первое гидравлическое колесо диаметром 4,3 м, приводившее в движение пилу для распиловки древесины. Затем вода, разделялась на два потока: один шел к Преображенскому руднику, а другой по подземной выработке длиной 128 м подавался к рудоподъемному колесу Екатерининского рудника. Это колесо обеспечивало подъем руды с горизонтов 45 м, 77 м и 102 м. В течение одного часа с глубины 102 м поднимались 12 бадей весом 30 пудов каждая. Подъемная машина обслуживалась 12 рабочими.

В Афганистане ветряные мельницы впервые появились в IX в. Лопасти ветряного колеса располагались в вертикальной плоскости и были прикреплены к валу, который и приводил в действие верхний жернов. Почти одновременно с ветряными мельницами были изобретены и регулирующие устройства. Они были необходимы, поскольку крылья мельницы были связаны с жерновом практически напрямую и, следовательно, скорость его вращения очень зависела от капризов ветра. В Афганистане все мельницы и водочерпальные колеса приводились в движение господствующим северным ветром, поэтому ориентировались только по нему. На мельницах были устроены люки, которые открывались и закрывались, чтобы регулировать силу ветра.

В Европе ветряные мельницы появились в XII в., в основном в тех местах, где было недостаточно рек. По своей конструкции они отличались от водяных мельниц лишь положением движителя и главного вала.

Различают два вида ветряных мельниц. В первом при смене направления ветра поворачивается весь корпус мельницы, во втором – лишь головная часть.

Следует отметить, что ветряные мельницы, которые являются неотъемлемой частью пейзажа Голландии, предназначены не для помола зерна, а для откачки воды. Поэтому можно отметить, что изобретение, сделанное в Афганистане, помогло сохранить европейскую страну.

Метрополитен

В середине XIX в. в крупных городах мира остро встала транспортная проблема. Население некоторых городов составляло 1 млн человек и более. Основным средством передвижения был транспорт на конной тяге. Кареты и омнибусы не справлялись с возросшим объемом перевозок. Улицы городов, построенные еще в XVI–XVIII вв., были узкими и не позволяли осуществлять оживленное движение.

Единственным выходом из данной ситуации было строительство дорог под улицами городов. Строительство первого метрополитена началось в Лондоне. Оно стало возможным благодаря изобретенному в 1814 г. английским инженером М. Брюнелем туннелепроходческому щиту. Образцом для его создания послужил морской моллюск-древоточец, пробуривавший отверстия в затонувших кораблях при помощи раковины.

В 1818 г. Брюнель получил патент на изобретение, представлявшее собой механическую копию древоточца, предназначенного для бурения туннелей. В дальнейшем по образцу этого изобретения были построены механизированные проходческие щиты.