ИЗМЕНЕНИЯ В ВОЕННОЙ ТЕХНИКЕ. С развитием капитализма неизмеримо возросла роль вооруженных сил как главного и решающего средства для достижения политических целей

С развитием капитализма неизмеримо возросла роль вооруженных сил как главного и решающего средства для достижения политических целей. «В применении к войнам, - указывал В. И. Ленин, - основное положение диалектики... состоит в том, что «война есть просто продолжение политики другими» (именно насильственными) «средствами» (Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 26, с. 224).

К. Маркс и Ф. Энгельс, давшие материалистическое объяснение истории, впервые показали, что развитие военного дела определяется не только деятельностью полководцев, а главным образом политикой господствующих классов. Вопросы развития военной техники в период становления и утверждения капитализма в Европе получили отражение в ряде произведений К. Маркса и Ф. Энгельса, написанных в условиях ожесточенной борьбы с буржуазной военной историографией.

В статьях «Армия», «Пехота» и других, написанных Ф. Энгельсом для «Новой американской энциклопедии», впервые дано материалистическое освещение теоретических и практических вопросов военной истории, показана зависимость развития военной техники и военного искусства от роста производительных сил, развития общественных отношений и крупных революционных потрясений общества. Эти положения сформулированы Ф. Энгельсом в виде закона: «...вся организация армий и применяемый ими способ ведения боя, а вместе с этим победы и поражения, оказываются зависящими от материальных, т. е. экономических, условий: от человеческого материала и от оружия, следовательно - от качества и количества населения и от техники» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 175).

Огромный интерес представляют историко-технические исследования Ф. Энгельса, среди которых «История винтовки» занимает особое место. Эта работа, написанная Ф. Энгельсом в виде серии статей в период с конца октября 1860 г. - первой половины января 1861 г., была опубликована в английском журнале «The Volunteer Journal, for Lancashire and Cheshire» (1860 и 1861 гг.) и в сборнике «Essays Addressed to Volunteers» (1861 г.) (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 15, с. 201-234).

В условиях капитализма повысилось значение экономического факт, ра и участие народных масс в войне. До XIX в. войны имели сравнительно узкую экономическую базу и велись обычно немногочисленными профессиональными армиями. Впоследствии войны потребовали больших экономических затрат воюющих сторон, в длительную борьбу были втянуты огромные массы народа.

История развития капитализма связана с вооруженными конфликтами и войнами, среди которых в первую очередь следует отметить захватнические войны государств и коалиций государств за гегемонию (например, семилетняя война 1756-1763 гг.) или войны колониальные за порабощение народов Азии, Африки, Америки и Океании.

Утверждение капитализма в передовых странах Европы сопровождалось наращиванием и совершенствованием военной техники и развитием отраслей промышленности, непосредственно или косвенно связанных с производством вооружения. Изобретение и распространение универсального парового двигателя, изменение базы машиностроения и переход к производству машин с помощью машин, развитие металлургии, химической технологии и транспорта - все это способствовало бурному развитию производства вооружения.

Технический прогресс в сфере материального производства охватил практически все области военной техники - стрелковое вооружение, артиллерию, военно-морской флот и фортификацию. Крупные достижения были сделаны во второй половине XIX в. в области получения и использования в военной технике новых взрывчатых веществ. Под влиянием развития военной техники на новый уровень поднялось военное искусство, которое в рассматриваемый период сформировалось в военную науку.

В арсенале стрелкового вооружения длительное время главную роль играли гладкоствольные кремневые ружья. Их широко применяли в армиях многих государств в конце XVIII - начале XIX в. и даже до 60-х годов XIX в., когда на смену им пришли ружья с винтовой нарезкой канала ствола. Кремневые гладкоствольные ружья заряжались с дула и имели небольшую скорострельность: 1 выстрел в минуту. Калибр этих ружей (русских образцов) колебался от 17,5 до 21,5 мм, дальность стрельбы немногим превышала 140 м; ружья весили 4-5,6 кг.

Русское пехотное кремневое ружье образца 1808 г. и его детали

В совершенствовании кремневого ружья большое значение имело введение винтовой нарезки в канале ствола, придавшей пуле вращательное движение, в результате чего увеличилась дальность (до 800 м), повысилась точность, возросла мощность стрельбы. Однако эти ружья ввиду трудности их заряжания с дульной части обладали небольшой скорострельностью (один выстрел в пять минут). Изобретательная мысль непрерывно работала над проблемой усовершенствования способов заряжания и конструкции ружей с винтовой нарезкой, получивших впоследствии название винтовок.

Существовало несколько способов заряжания. Самый старый способ - забойное заряжание с дула, осуществляемое сильными ударами молотка по шомполу, усилия которого йередавались плотно пригнанной пуле, обернутой в пластырь. Пуля входила в нарезы ствола с большим усилием. К 60-м годам XIX в. способ ударного заряжания боевого оружия почти вышел из употребления.

Другой способ состоял в сплющивании свободно входящей в ствол пули. Для этого французский офицер и военный изобретатель А. Г. Дельвинь в 1828 г. сконструировал винтовку с «каморой» в казенной части. Диаметр канала каморы, куда вкладывался порох, был меньше, чем остальной ствол. В камору насыпали порох, затем с дульной части посылали пулю, которая свободно скатывалась в ствол. Когда она доходила до края каморы, несколькими резкими ударами шомпола ее сплющивали и свинец, расширяясь, входил в нарезы. Недостаток такого способа заряжания состоял в том, что пуля при ударах шомпола изменяла свою сферическую форму и становилась сплющенной, теряя после выхода из ствола правильное винтообразное вращение. Чтобы избавиться от этого недостатка, Дельвинь предложил продолговатую пулю, которая впоследствии получила распространение в армиях многих стран (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 15, с. 206-207).

Более совершенную систему заряжания предложил французский изобретатель Л. Э. Тувенен. В его винтовке диаметр каморы соответствовал диаметру канала ствола. В центре болта, запирающего канал, Тувенен сделал короткий стальной стержень (или чеку), выступающий в канал; вокруг стержня помещался порох. Пуля, поддерживаемая притупленным концом стержня, ударом шомпола вгонялась в нарезы. При этой системе между каналом ствола и пулей имелся больший зазор, и поэтому пуля свободней входила в канал ствола, облегчая заряжание. В 40-х годах XIX в. винтовка Тувенена быстро распространилась во французской и прусской армиях (Там же, с. 208-209).

Дальнейшее усовершенствование винтовки связано с работами многих военных изобретателей, предлагавших различные способы повышения ее боевых качеств. В 1849 г., французский офицер К. Э. Минье предложил так называемую расширяющуюся пулю. Со стороны основания у нее имелась полость, закрытая: железной чашеобразной втулкой, которая в момент выстрела силой пороховых газов вгонялась в пулю, расширяя ее так, что она при движении в стволе заполняла углубления нареза. Англичане в 1851 г. изготовили 28 тыс. винтовок конструкции Минье. Эти винтовки были введены также в русской, бельгийской (1854 г.), испанской (1853 г.), прусской (1855-1856 гг.) и некоторых других армиях (См.: Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 15, с. 210-212).

Образцы ружей а - крепостное рушье (1839 г.); б - 6-линейная стрелковая винтовка (1856 г.); в - 6-линейная, казачья винтовка (1860 г.)

Известны и другие способы увеличения диаметра свободно лежащей продолговатой пули при достаточно правильном ее винтовом вращении. Среди них заслуживает внимания способ сжимания пули в продольном направлении. Благодаря этому в момент прохождения пули по каналу ствола она увеличивалась в диаметре, заполняла углубления винтовой нарезки, получая необходимое продольное вращение. Этот способ изобрели в 1852 г. одновременно и независимо друг от друга английский оружейный мастер Вилкинсон и австрийский артиллерийский офицер И. Лоренц (Там же, с. 216-219, 232). Однако все описанные системы винтовок обладали существенным недостатком - заряжание с дула, что снижало скорострельность. Распространение таких винтовок сдерживалось их несовершенством.

Винтовки обычно применяли в качестве так называемых крепостных ружей и для вооружения отборных стрелков. В России в 40-х годах XIXв. были организованы специальные стрелковые соединения, вооруженные ружьями с винтовой нарезкой - штуцерами, в связи с чем стрелки назывались «штуцерными».

Для повышения скорострельности ружья решающее значение имело изобретение унитарного патрона, сначала с бумажной, затем с металлической гильзой, капсюлем-воспламенителем, пороховым зарядом и пулей и усовершенствование системы заряжания с казенной части с помощью специального затвора [1]. Капсюль-воспламенитель создал в 1818 г. английский изобретатель И. Эгг. В качестве ударного состава (инициирующее вещество) была применена гремучая ртуть, открытая в 1799 г. английским химиком Э. Хауардом.

Первые ружья такого типа назывались игольчатыми. Затвор ружья был снабжен тонкой длинной иглой. В момент выстрела игла силой сжатой спиральной пружины прокалывала бумажный патрон и своим концом воспламеняла ударный состав, находящийся у дна пули. Игольчатые ружья появились в 1818 г. и с этого времени стали быстро распространяться в армиях многих стран (ружья системы Поли, Дрейзе, Шасспо и др.).

Игольчатые ружья с унитарным бумажным патроном впервые широко распространились во время гражданской войны в США в 1861-1865 гг. и применялись в франко-прусской войне 1870-1871 гг. В этой войне игольчатое ружье системы Шасспо превосходило по своим качествам прусское игольчатое ружье.

В конце 60-х - начале 70-х годов игольчатые ружья уступили место более совершенным винтовкам с унитарным металлическим патроном.

Интересно отметить, что к созданию ружья, заряжаемого с казенной части металлическим патроном, изобретательская мысль обращалась и ранее.

Приоритет в изобретении металлической гильзы принадлежит русскому оружейнику И. Лялину, изготовившему в 60-х годах XVIII в. ружье, у которого в казенную часть ствола вставлялась металлическая камора, снаряженная порохом и пулей.

Винтовка была принята на вооружение всех передовых армий. Россия ввела в своей армии 4,2-линейную винтовку с откидным затвором и патроном с металлической гильзой в 1868 г. Над созданием этой винтовки работали инженер А. П. Горлов и капитан К. И. Гунниус. С 1870 г. в русской армии распространяется более скорострельная однозарядная 4,2-линейная винтовка со скользящим затвором.

Стремление повысить скорострельность стрелкового оружия стимулировало создание автоматически действующей винтовки. В 1854 г. известный английский металлург Г. Бессемер запатентовал изобретение автоматического оружия, а в 1866 г. в Америке был изготовлен первый опытный образец автоматической винтовки. Однако практического применения автоматическая винтовка в рассматриваемый период не получила (работы до производству автоматической винтовки широко развернулись лишь после русско-японской войны 1904-1905 гг.) [2].

В развитии артиллерийской техники рассматриваемого периода можно выделить три основных направления: 1) совершенствование гладкоствольной артиллерии; 2) развитие нарезной артиллерии; 3) совершенствование боевых ракет.

Совершенствование гладкоствольной артиллерии во второй половине XVIII в. и особенно на протяжении первой половины XIX в. приняло в Европе широчайший размах. Несмотря на то что нарезные орудия были известны еще с 60-х годов XVII в., гладкоствольная артиллерия многие годы занимала главенствующее положение в армиях всех стран. Это обусловливалось более простой технологией изготовления стволов с гладкой поверхностью, не требующих дополнительной трудоемкой работы и специальных сложных станков и механизмов для нарезания пазов. Начавшаяся еще в XVII в. отливка орудий из чугуна, введение в XVIII в. в России и в ряде стран Западной Европы строгого порядка изготовления артиллерийской техники по чертежам и учреждение калибров (разные страны имели свои собственные калибры) получили дальнейшее развитие и в рассматриваемый период. С середины XVIII в. во всех передовых армиях Европы большое внимание уделялось маневренности артиллерии, достигаемой благодаря конструктивным усовершенствованиям и особенно уменьшению веса орудий. Велись работы по увеличению дальности стрельбы.

Образцы русской артиллерии а - секретная гаубица Шувалова; б - корабельное орудие 1855 г.; в - полевая пушка 1877 г.; г - осадное (152-лш) орудие 1877 г

В совершенствование артиллерии внесли свой вклад инженеры и военные деятели разных стран - России, Пруссии, Франции, Австрии.

Из артиллерийской техники начала второй половины XVIII в. необходимо отметить созданные в России искусными мастерами при содействии П. И. Шувалова в 1753 г. так называемые секретные гаубицы, а также появившиеся в 1757 г. гаубицы - «единороги», имевшие длину до 10 калибров, пригодные для стрельбы всеми видами снарядов: ядрами, бомбами, зажигательными снарядами, картечью. Они были на вооружении русской армии более ста лет. Этот тип орудия ввели у себя также многие европейские армии.

В период наполеоновских войн артиллерия приобрела еще большее значение. Этому роду войск Наполеон I уделял серьезное внимание, и ряду своих побед, в том числе победе над австрийцами в 1809 г. под Ваграмом, он во многом обязан артиллерии. О роли артиллерии в начале XIX в. свидетельствует Бородинское сражение 1812 г., в котором французская и русская армии выставили в общей сложности 1211 орудий; из них русские - 624 орудия и французы - 587 орудий [3]. Русская артиллерия находилась на высоком техническом уровне и сыграла немалую роль в разгроме наполеоновской армии.

Повышению боевой мощи артиллерии способствовало изобретение шрапнели, названной так по имени английского офицера X. Шраппеля, предложившего в 1803 г. этот новый вид артиллерийского снаряда. Шрапнель представляла разрывную гранату, состоящую из прочного стального стакана, внутри которого помещались пули и вышибной разрывной заряд. В верхней части стакана привинчена головка для дистанционной трубки, при помощи которой шрапнель разрывается в воздухе на определенном расстоянии от орудия. Впервые шрапнель была применена англичанами в битве против французов в 1808 г. К 30-м годам XIX в. шрапнель использовалась почти всеми европейскими армиями.

После завершения наполеоновских войн, в процессе дальнейшего развития военной техники все заметнее стали ощущаться недостатки гладкоствольной артиллерии. В войнах середины XIX в. во всех армиях начало широко распространяться ручное нарезное оружие, в силу чего гладкоствольная артиллерия, обладающая меньшей дальностью стрельбы, оказалась неприспособленной для борьбы с пехотой и кавалерией.

Вначале изобретатели пытались увеличить дальность стрельбы из гладкоствольных пушек, приспосабливая к ним снаряды самых различных конструкций, обеспечивающих повышение их начальной скорости и придание им вращательного движения. Так, были предприняты попытки применить для этого ядра со свинцовыми шпиглями, продолговатые снаряды, цилиндро-конические бомбы, снаряды с цилиндрическими углублениями, цилиндро-сферические снаряды с коленчатыми каналами.

В 1856 г. известный русский ученый П. Л. Чебышев по заданию Артиллерийского отделения Военно-ученого комитета спроектировал цилиндро-конические снаряды для стрельбы из гладкоствольных орудий. В результате исследований устройства таких снарядов и на основании математических расчетов ученый доказал бесполезность дальнейших работ в области усовершенствования гладкоствольной артиллерии. П. Л. Чебышев сделал выводы о необходимости разработки специальных средств для придания снаряду устойчивости во время полета [4, с. 5].

В некоторых странах, стремясь достичь большей дальности полета снаряда, продолжали создавать гладкоствольную артиллерию, увеличивая калибр орудия. Так, в 1856 г. батареи полевой артиллерии в Пруссии вооружали 12-фунтовыми пушками; несколько ранее такими орудиями были оснащены английская и французская артиллерия [4].

По словам Ф. Энгельса, «Это был последний шаг в пользу гладкоствольных пушек; он показал, что весь вопрос был исчерпан и что защитники гладкоствольных пушек дошли ad absurdum. Действительно, не могло быть ничего более нелепого, как вооружить всю артиллерию целой армии этими громоздкими, увязающими в грязи прусскими 12-фунтовыми пушками, притом в такое время, когда подвижность и быстрота маневрирования являются важнейшими требованиями» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 15, с. 30).

Преимущество нарезной артиллерии по сравнению с гладкоствольной отчетливо выявилось во время австро-прусской войны 1866 г., франко-прусской войны 1870-1871 гг. и русско-турецкой войны 1877- 1878гг. [5].

Применение нарезных орудий позволило увеличить дальность стрельбы с 1,5-2 до 3,5-4 тыс. м при значительном повышении кучности боя и меткости попадания в цель.

Чтобы наладить производство нарезной артиллерии, потребовалось разрешить множество весьма сложных вопросов - найти наиболее выгодную форму и крутизну нарезов, вес снаряда, заряда, форму выступов и т. п.

Представляют интерес работы русского ученого П. В. Маиевского, спроектировавшего в 1858 г. 4-фунтовую бронзовую нарезную пушку, заряжаемую с дула. Первые орудия были переделаны из 1/4-пудовых «Единорогов», в которых высверлили канал до необходимого диаметра и снабдили его 6 нарезами при длине хода сначала 256,5 см, а затем 345,5 см. Снаряды имели продолговатую форму с двумя рядами цинковых выступов, которые при движении снаряда в канале ствола придавали ему вращательное движение. Орудия нарезали на специальных станках системы русского инженера Барта, установленных в 1858 г. в Петербургском арсенале. Дальность стрельбы 4-фунтового нарезного орудия доходила до 2500 м, в то время как гладкоствольные пушки того же калибра обеспечивали дальность до 1500 м. В результате успешных работ Н. В. Маиевского в русской армии были приняты (1860 г.) на вооружение его пушки. Для этого были использованы гладкоствольные бронзовые и чугунные орудия, снабженные нарезками. В 1865-1866 гг. в России появились нарезные 4-фунтовые пушки, заряжаемые с казенной части [4, с. 5, 7-9, 11].

Н. В. Маиевский внес крупный вклад в создание самых мощных в то время береговых орудий. В 1863 г. по его проекту на заводе Крупна в Германии началось изготовление 8-дюймового нарезного орудия, ствол которого весил 7860 кг и имел запирающийся клиновой механизм. Орудие предназначалось для стрельбы продолговатыми снарядами весом 80 кг. Это было единственное в мире орудие, выдержавшее более 700 выстрелов.

В 1867 г. завод Крупна изготовил и испытал 9- и 11-дюймовые нарезные казнозарядные береговые орудия системы Н. В. Маиевского. Ствол 9-дюймового орудия, весивший 14 740 кг, состоял из стальной трубы с двумя рядами колец, а его канал имел 32 нареза глубиной 2,8 мм. Это орудие было принято на вооружение прусской армии. Ствол 11-дюймового берегового орудия весил почти 28 т.

23 февраля 1867 г. на Обуховском заводе в Петербурге была отлита первая 9-дюймовая пушка системы Маиевского, которую в том же году ввели на вооружение русской армия. Нарезные бронзовые казнозарядные пушки образца 1867 г. составили основу русской артиллерии во время русско-турецкой войны 1877-1878 гг. К началу войны полевая русская артиллерия имела 231 батарею с 1848 орудиями [4, с. 16-19].

Замена бронзовых и чугунных орудий стальными позволила значительно увеличить их огневую мощь. Введение стальной артиллерии было ответом на качественные изменения в военной технике, вызванные переходом от железной брони к стальной и постоянным утолщением обшивки военных судов (броненосцев), что потребовало увеличения разрушительного действия снаряда.

Об эффективности стальных орудий свидетельствуют данные об огневой мощи легкой полевой стальной пушки образца 1877 г. (калибр 3,42 дюйма), которая по своей дальности более чем в 4 раза превзошла гладкоствольную пушку, в 2,5 раза - бронзовую пушку, заряжающуюся с дула, и почти в 2 раза - бронзовое казнозарядное орудие того же калибра. Стальная пушка образца 1877 г. получившая название дальнобойной, обеспечивала дальность стрельбы до 6400 м [4, с. 23]. С 70-х годов XIX в. началось интенсивное перевооружение армий всех государств мира стальной дальнобойной артиллерией.

Наряду с развитием артиллерии в начале XIX в. в разных странах возрос интерес к боевым ракетам сначала в Англии, затем в ряде других европейских государств [6-8].

К концу первой четверти XIX в. уже довольно четко обозначились две системы ракет, различающиеся по конструкции и по характеру действия движущей силы: ракеты с боковым хвостом (боковым стабилизирующим стержнем) и ракеты с центральным стабилизирующим стержнем. Первые были наиболее распространены в Австрии и поэтому нередко назывались ракетами австрийской системы. Ракеты с центральным стабилизирующим стержнем были предложены в первой половине десятых годов XIX в. и назывались ракетами английской системы. Ракеты австрийской системы применяли для стрельбы на небольшие расстояния (до 400-500 м); ракеты английской системы имели преимущество при стрельбе на расстояние 1000 м и более.

К концу первой четверти XIX в. почти во всех ведущих европейских странах ракеты были приняты на вооружение и налажено их массовое производство. В ряде стран были созданы исследовательские центры в области ракетостроения, к которым в первую очередь относились Вульвич (Англия), Пиротехническая школа в Метце (Франция), С.-Петербургское ракетное заведение (Россия), Ракетенсдорф под Нейштадтом (Австрия). Однако качество этого вида оружия продолжало оставаться невысоким. Поэтому перед исследователями, работавшими в области ракетной техники, по-прежнему стоял ряд серьезных проблем. К их числу относились повышение дальности и точности полета. Если по дальности полета ракеты не уступали артиллерийским орудиям того периода, а в ряде случаев даже превосходили их, то точность полета ракет значительно уступала точности стрельбы из артиллерийских орудий.

В середине XIX в. ракетное оружие наиболее широко распространилось в европейских странах. В эти годы боевые ракеты изготавливали в большом количестве. Их применяли в боевых действиях, во многих армиях были созданы специальные ракетные подразделения, боевыми ракетами стали вооружать морские суда.

Наибольших успехов в производстве и применении ракет достигли в это время Англия, Россия и Франция. В результате усовершенствования ракет несколько повысилась точность стрельбы ракетами, максимальная дальность их полета достигла 5-8 км. Однако основную задачу, стоявшую в середине XIX в. перед специалистами, работавшими в области ракетной техники, - сделать боевые ракеты сопоставимыми с артиллерийскими снарядами - решить в этот период так и не удалось. В последней трети XIX в. ракеты утратили свое боевое значение и постепенно были сняты с вооружения практически во всех странах (Материалы о развитии ракетной техники любезно предоставлены В. Н. Сокольским, за что автор приносит ему искреннюю признательность).

Развитие капитализма оказало сильное влияние на мировое судоходство и особенно на развитие военного флота. В XVIII в. были значительно улучшены конструкции корпусов военных кораблей, их парусное и артиллерийское вооружение. Водоизмещение крупных кораблей увеличилось с 1-2 до 3-4 тыс. т. Резко возросло число орудий, достигшее на линейных кораблях 120-135.

Развитие паровой энергетики способствовало появлению в начале XIX в. паровых боевых кораблей. Строительство военных паровых судов приняло достаточно шорокие масштабы в ряде передовых стран в 30-х годах XIX в.

На развитие парового военного флота большое влияние оказало применение в качестве движителя гребного винта (первая половина XIX в)т резко повысившего скоростные качества судов. На основе этого все морские державы стали быстро превращать свой военный флот в паровой.

В результате вооружения военных судов так называемыми бомбиче-скими пушками, стрелявшими разрывными бомбами и вызывавшими разрушения борта и сильные пожары на кораблях, а также прогресса нарезной артиллерии началось создание бронированных кораблей. Их необходимость со всей очевидностью проявилась на опыте Крымской войны (1853-1856 гг.), когда все страны начали создавать паровой броненосный флот, оборудованный мощно стальной броней, достигавшей в отдельных случаях толщины 610 мм.

Ф. Энгельс, анализируя развитие военной техники и результаты Крымской войны, обращает внимание на точку зрения военных специалистов о том, что якобы в будущем исход морских сражений будут решать бронированные корабли. Ф. Энгельс на основе комплексного изучения фактических материалов пришел к выводу о более сложных процессах, характеризующих развитие броненосного флота, в связи с чем он писал: «Переворот в артиллерии, происходящий в настоящее время в связи с введением нарезной пушки, по-видимому, имеет гораздо большее значение для морской войны, чем какое-либо влияние, которое может быть оказано броненосными судами. Каждое нарезное орудие, заслуживающее это название, придает стрельбе на большие расстояния такую точность, что прежняя неэффективность огня морских орудий на таких расстояниях, видимо, скоро станет делом прошлого» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 14, с. 390).

Военная техника в своем развитии испытывала постоянное, все возраставшее влияние технических достижений в области ведущих отраслей капиталистического хозяйства, она «впитывала» все новинки науки и техники, превратившись к 70-м годам XIX в. в мощное орудие порабощения и истребления народов, источник силы и власти капиталистических государств.

РАЗВИТИЕ ПРИБОРОВ

В рассматриваемый период в условиях развивающегося капиталистического машинно-фабричного производства все заметнее стала обозначаться тенденция расширения и углубления взаимосвязей производства и науки. Совершенствование техники и технологии крупного машинного производства уже не могло базироваться только на эмпирических научных знаниях. Возникла необходимость сознательного и постоянного использования науки для изучения различных практических задач. К. Маркс писал, что «вместе с распространением капиталистического производства научный фактор впервые сознательно и широко развивается, применяется и вызывается к жизни в таких масштабах, о которых предшествующие эпохи не имели никакого понятия» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 47, с. 556).

В ряду задач, связанных с использованием научных достижений в производстве, все большее значение стало отводиться созданию и совершенствованию различных приборов и измерительных инструментов, их использованию в теоретических исследованиях и практической (производственной) деятельности. Во второй половине XVIII в. и особенно в XIX в. заметно расширилась сфера применения большинства известных уже 100-150 лет точных приборов. Они постепенно проникают в различные области науки и отрасли техники. Так, например, микроскопы стали использовать не только для медико-биологических целей, но и в химии, и в металлургии, зрительные трубы - не только в астрономии, но и в геодезии, и в маркшейдерии, термометры - не только в метеорологии, но и в медицине, и в металлургии.

Разработанная X. Гюйгенсом еще в XVII в. теория маятника легла в основу изготовления не только часов, но и маятниковых приборов, получивших в XIX в. широкое применение в геофизике для исследования ускорения силы тяжести в разных пунктах земной поверхности, необходимых для определения фигуры Земли [1].

Со второй половины XVIII и особенно в XIX столетии в процессе конструирования, изготовления и эксплуатации наблюдательных и измерительных инструментов и приборов для проведения многочисленных научных экспериментов выявлялись наиболее удобные формы их узлов (например, вместо прямых зрительных труб стали использовать ломаные, вместо круглых уровней - цилиндрические) и отдельных деталей, подбирались подходящие материалы: дерево все более вытеснялось металлом - медью, бронзой, железом, сталью, латунью, а затем и специальными сплавами, дающими минимальные температурные деформации.

Изобретение суппорта к токарному станку и дальнейшие усовершенствования металлорежущих станков дали возможность придавать необходимую конфигурацию деталям машин и инструментов, что, в свою очередь, позволило повысить точность и качество создаваемых приборов. Повышению качества и увеличению количества точных приборов в значительной степени способствовало изобретение делительных машин (примитивные делительные приспособления использовались еще в конце I тыс.; их конструировал и описал в свое время ал-Бируни) [2, 3]. Механическое деление для разметки зубцов на зубчатых колесах с помощью специально размеченного колеса пытались ввести и часовые мастера. Но только в 60-х годах XVIII в. почти одновременно де Шолнес во Франции и Д. Рамсден в Англии предложили способы полной механизации первоначального деления круга [4]. Примерно к 1780 г. Рамсден усовершенствовал свою делительную машину, конструкцию которой к концу столетия уже широко использовали для разделения круговых и линейных шкал. Это изобретение Рамсдена сыграло очень важную роль в развитии приборостроения.

Д. Рамсден и его делительная машина (вторая половина XVIII в.)

Ведущее место в развитии приборостроения рассматриваемого периода занимало оптическое приборостроение. Созданием оптических приборов занимались крупнейшие ученые XVIII в. Среди них был и М. В. Ломоносов. Уже в первый год своего пребывания в Петербургской академии наук (1741 г.) он представил сочинение «Рассуждение о катоптрико-диоптрическом зажигательном инструменте» [5].

Катоптрико-диоптрический зажигательный инструмент. Чертеж М. В. Ломоносова (1741 г.)

К теме создания зажигательных оптических инструментов обращался и другой ученый XVIII в. А. Л. Лавуазье. В своем мемуаре «Размышления о методе применения солнечных лучей к физическим исследованиям» он дал описание знаменитой солнечной установки для получения «сверхвысокого жара». Эта установка, сконструированная по указаниям Лавуазье в 1772 г., имела большую двояковыпуклую линзу диаметром около 1,5 м и была собрана из двух вогнуто-выпуклых линз, пространство между которыми было заполнено жидкостью. Конструкция этой установки была спроектирована так, что один человек мог без труда изменять угол наклона гигантской линзы и поворачивать всю платформу в направлении на Солнце [6].

Солнечная установка Лавуазье 1772 г. для получения сверхвысокого жара (из мемуара 'Размышления о методе применения солнечных лучей к физическим исследованиям')

Таким образом, зажигательные оптические инструменты сыграли важную, прогрессивную роль в развитии оптики. Создание этих инструментов привлекло к занятиям практической оптикой многих выдающихся ученых и способствовало процессу переноса естественнонаучного знания в оптике в прикладную область.

После того как благодаря исследованиям И. Ньютона, Ч. Холла, Л. Эйлера и Д. Доллонда в середине XVIII в. была создана практическая конструкция ахроматического телескопа, эти оптические инструменты начали строить на многих заводах мира.

Начиная с 1757 г. ахроматические телескопы стали изготовлять на оптических заводах Б. Мартина, и через короткий промежуток времени ахроматический телескоп можно было приобрести во многих оптических мастерских Англии. Интересно отметить, что стоимость ахроматических телескопов определялась их длиной и продавались они, согласно прейскуранту 1777 г. Джорджа Адамса, по цене 16 шиллингов за фут. Длина ахроматических телескопов составляла в то время от 1 до 8 футов.

Появились и получили распространение ахроматические телескопы и во Франции. 4 мая 1761 г. парижский оптик К. С. Пассман продемонстрировал перед королем Людовиком XV ахроматическую подзорную трубу длиной 1 м. 30 сентября 1763 г. тот же оптик создал карманную зрительную трубу длиной всего 8 см с ахроматическим объективом диаметром около 4 см, который состоял из трех линз.

В Голландии во второй половине XVIII в. ахроматические телескопы изготовляли на оптическом заводе Яна ван Дейла и его сына Германуса ван Дейла. Первоначальные сведения об изготовлении ахроматических телескопов в Германии относятся к 1764 г. Эти телескопы по своему качеству не уступали английским.

Следующий шаг в развитии ахроматического телескопа связан с именем немецкого физика Йозефа Фраунгофера, который в детстве работал учеником в зеркальной и стекольных мастерских. В 1806 г. он поступил на службу в известную в то время крупную оптическую мастерскую в Бенедиктбейерне (Бавария); позднее стал ее руководителем и владельцем. Выпускавшиеся мастерской Фраунгофера оптические инструменты получили широкое распространение во всем мире. Он ввел существенные усовершенствования в технологию изготовления больших ахроматических объективов телескопов, изобрел новый станок для полировки линз, разработал методику контроля поверхностей линз. Ученый существенно усовершенствовал методику измерений дисперсии оптических стекол, что открыло путь к созданию более совершенных ахроматических объективов.

Телескоп-рефрактор И. Фраунгофера (1824 г.). Диаметр объектива 9 дюймов (22,8 см). На инструменте имеется гравированная надпись 'Utzschneider and Fraunhojer in Munchen'. С 1825 г. по 1839 г. с этим инструментом в Тартуском университете работал В. Я. Струве

Окуляры телескопов также существенно изменились. Во второй половине XVIII в. был введен двухлинзовый окуляр И. Рамсдена, допускающий возможность применения окулярного микрометра и получивший вследствие этого широкое распространение [7].

Создание ахроматических телескопов вызвало значительные успехи в астрономии, открыв в XVIII в. дорогу к дальнейшему развитию астрономических приборов и инструментов. Кроме того, появилась возможность измерять при помощи оптических инструментов положения множества слабых звезд. Открытие ахроматической оптики дало мощный толчок развитию оптического приборостроения и ускорило процесс проникновения оптики в астрономию, биологию, медицину и другие естественные науки.

Наряду с телескопами - рефракторами получили существенное развитие и телескопы - рефлекторы (зеркальные телескопы). Крупный вклад в конструирование таких телескопов внес английский астроном В. Гершель. Он собственноручно изготовил несколько десятков телескопов-рефлекторов. Стремясь к уменьшению потерь света и к увеличению яркости изображения, Гершель упростил их конструкцию. Он слегка наклонил главное зеркало, что позволило исключить из конструкции телескопа дополнительное малое плоское зеркальце. Такая система была им испытана на зеркальном телескопе длиной 6 м. При помощи этого инструмента в 1787 г. были открыты два спутника планеты Уран - Оберон и Титания. В иностранной литературе такая конструкция зеркального телескопа получила название «система Гершеля», хотя еще в 1762 г. подобная система была изобретена и практически осуществлена М. В. Ломоносовым. Постепенно увеличивая диаметры изготовляемых вогнутых зеркал, Гершель в 1789 г. отшлифовал самое большое из них - диаметром около 1,2 м. Это зеркало было использовано в огромном зеркальном телескопе длиной в 40 футов (12 м). В то время это был величайший в мире рефлектор.

Зеркальный телескоп Вильяма Гершеля (середина XVIII в.)

XVIII в. - период подлинного расцвета микроскопии. В рассматриваемый период микроскоп становится необходимым прибором в руках исследователей. Им начинают широко пользоваться естествоиспытатели и инженеры.

В первой половине XVIII в. большее распространение получил микроскоп по схеме Р. Гука с третьей линзой в качестве коллектива [8]. Двояковыпуклый коллектив располагался примерно посредине между линзами объектива и окуляра. Введение коллектива в микроскоп увеличивало его поле зрения и делало изображение рассматриваемого предмета более отчетливым. Увеличение таких микроскопов составляло от 40 до 140 крат. Начиная примерно с 40-х годов XVIII века микроскоп комплектовали набором объективов с разными фокусными расстояниями, что позволяло менять увеличение микроскопа в нужных пределах. Следует отметить, что сферическая и хроматическая аберрации в микроскопах по схеме Гука достигали значительной величины и вносили существенные искажения в изображение.

Универсальный микроскоп 'Георг - III' (1759 г.) Д. Адамса. Экспонат Музея истории науки в Оксфорде

Последний существенный шаг в усовершенствовании микроскопа был сделан немецким оптиком Гертелем. В 1716г. Гертель ввел в конструкцию микроскопа вращающийся предметный столик и зеркало подсвета, помещенное под ним. Это привело к значительному улучшению изображения при рассматривании прозрачных объектов в проходящем свете. Однако только в 30-х годах XVIII в. такие микроскопы получают широкое распространение [9].

Дальнейшее улучшение качества изображения микроскопа нужно было искать в исправлении сферической и хроматической аберраций. В 1784 г. в Петербурге академик Ф. Т. У. Эпинус на основе теоретических исследований Л. Эйлера рассчитал и изготовил первый в мире ахроматический микроскоп [10]. Сообщение об этом изобретении было сделано Эпинусом на заседании конференции Петербургской академии наук 8 апреля 1784 г. Более совершенная конструкция этого микроскопа была изготовлена в двух экземплярах уже после смерти Эпинуса в 1808 г. мастером-оптиком И. Г. Тидеманом в Штутгарте. Этот уникальный инструмент, являющийся родоначальником ахроматических микроскопов, хранится в Политехническом музее (Москва).

Ахроматический микроскоп Ф. Т. У. Эпинуса, сконструированный в 1805-1808 гг

В дальнейшем многие оптики в разных странах пытались независимо друг от друга усовершенствовать первую конструкцию ахроматического микроскопа, и в частности уменьшить его длину, вес и сделать более удобным в эксплуатации. В 1816 г. итальянский физик Л. Б. Амичи предложил весьма удачную конструкцию зеркально-отражательного микроскопа, а в 1826 г. английские оптики В. Даллей и Д. Листер создали очень удобный ахроматический микроскоп вертикального типа.

Конструкция оптической части микроскопа Ф. Т. У. Эпинуса. Справа - трехлинзовый ахроматический объектив; слева - двухлинзовый окуляр

Тридцатые годы XIX в. - период бурного расцвета оптического производства. Появляется ряд фирм: французские фирмы Иашэ и Обергейзера, немецкие фирмы Пистор и Шик, Утцшнейдер и Фраунгофер, австрийская фирма Плесль. Фабричное производство микроскопов и конкуренция между отдельными фирмами приводят к значительному удешевлению этих приборов и широкому их распространению. Особо следует отметить немецкую фирму, основанную в 1846 г. Карлом Цейссом в Йене. С деятельностью этой фирмы связан прогресс дальнейшего развития всего оптического приборостроения. Мировую известность фирма Карла Цейсса добилась благодаря участию в ее работе замечательного оптика Эрнста Аббе [11].

Во второй половине XIX в. заметных успехов достигла и русская инструментальная оптика. Так, в 1868-1895 гг. Г. И. Вилд сконструировал большое число разнообразных поляризационных и фотометрических инструментов. Пользуясь фотометрами Вилда, русский физик О. Д. Хвольсон провел серию интересных фотометрических исследований.

В результате им были написаны (1886-1889 гг.) две работы: «Фотометрические исследования внутренней диффузии» и «Основы математической теории внутренней диффузии», а также проведен ряд важных исследований по изучению солнечной радиации. Значительный вклад в развитие инструментальной оптики был сделан также профессором Петербургского университета Ф. Ф. Петрушевским. В 1859 г. он создал оригинальную конструкцию оптического микрометра к телескопу-рефрактору, а в 1872-1873 гг. он разработал «Лунный спектрофотометр». Петрушевским были выполнены также важные исследования по использованию оптики в военном деле (построен оптический дальномер и разработаны способы улучшения работы различных осветительных устройств).

В XIX в. появились различные принципиально новые приборы, созданные на основе научных открытий и изобретений.

Из открытий и изобретений XIX в. особенно важное значение для последующего развития науки и техники имели изобретение фотографии, разработка спектрального анализа и создание различных электроизмерительных приборов.

Светочувствительный эффект солей серебра был известен в самом начале XIX в., но развитие собственно фотографии началось в 1829-1839 гг. с работ французских изобретателей Н. Ньепса, Л. Ж. Дагера и английского ученого У. Г. Ф. Тальбота. Им принадлежит заслуга в изобретении способа получения неисчезающих изображений, названного дагерротипией,- первого из получивших распространение способов фотографии и современного способа фотографического негативно-позитивного процесса [13].

Сразу же после изобретения фотографии начинается конструирование самых разнообразных фотографических объективов. Наиболее крупных успехов в создании фотографической оптики в первой половине XIX в. достиг И. Петцваль. В 1840 г. он построил знаменитый портретный объектив, имеющий хорошую для того времени аберрационную коррекцию и получивший вследствие этого широкое распространение. Однако самый расцвет фотографической оптики приходится на вторую половину XIX в.

Ахроматический микроскоп английских оптиков В. Т аллея и Д. Листера (1826 г.)

В начале XIX в. были заложены основные методы оптической спектроскопии [14]. Первый практический спектроскоп был сконструирован в 1859 г. Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном. Как только спектроскоп был построен в его практически применимой форме, он был сразу же использован в химии как мощное средство качественного анализа. С помощью спектроскопа были открыты многие химические элементы (цезий, рубидий, гелий, галлий, индий, таллий и др.). Кроме того, спектральный анализ оказал такую значительную помощь при разделении различных редкоземельных элементов, что открытием большинства из них мы обязаны спектроскопу.

Дальнейшее развитие спектрометров связано с использованием в их конструкции дифракционной решетки, существенно увеличившей эффективность этого инструмента. В 1821 г. дифракционная решетка впервые была использована И. Фраунгофером для точного измерения длин волн. Первые дифракционные решетки состояли из тонкой серебряной проволоки, натянутой на латунную рамку. Использование инфракрасного излучения вызвало в дальнейшем подлинную революцию в спектроскопии. Появился новый класс приборов и соответственно новая область науки и техники - инфракрасная спектроскопия.

Во второй половине XIX в. спектроскоп становится основным прибором практически во всех областях химии.

Развернувшиеся в первой половине XIX в. исследования электричества и его практическое использование неразрывно связаны с успехами в области создания различных электроизмерительных приборов.

В 1745 г. в Петербурге Г. В. Рихман сконструировал «электрический указатель», в котором интенсивность электризации измерялась по углу отклонения от вертикали льняной нити длиной около 50 см, прикрепленной верхним концом к вертикальной линейке [15]. Это был, по-видимому, первый в истории электроизмерительный прибор. Интересно отметить, что вплоть до 1780 г. все электростатические приборы применяли в открытом виде и не помещали в футляры. Это вносило существенные помехи и снижало точность измерений.

'Электрический указатель' Г. Рихмана (1745 г.)

Конец XVIII - начало XIX в. ознаменовались изобретением «гальванических» источников постоянного электрического тока. В 1799- 1800 гг. была создана вольтова батарея, или вольтов столб [16], что положило начало широким экспериментальным работам с постоянным электрическим током.

В 1821 г. величайший мастер эксперимента М. Фарадей построил, по существу, первую модель электродвигателя [17], а в 1826 г. немецкий физик Г. С. Ом экспериментальным путем с помощью созданного им прибора установил основной закон электрической цепи, связывающий сопротивление цепи, электродвижущую силу и силу тока. С помощью созданных в 80-х годах XVIII в. Огюстом Кулоном «крутильных весов» был открыт закон взаимодействия электрических зарядов. Таким образом, приборостроение играло решающую роль в установлении основных законов электричества и магнетизма.

Шарль Огюстен Кулон (1736-1806 гг.)

Существенное развитие получает в XVIII в. термометрия. Машиностроительная и химическая промышленность остро нуждались в точном измерении тепловых величин. Наибольших результатов в развитии термометрии достиг Гильом Амонтон. В его «Парижских мемуарах» 1702 и 1703 гг. было помещено описание воздушного термометра, представляющего собой резервуар, сообщающийся с трубкой, открытой сверху. В 1713 г. в журнале «Acta eruditorum» появилось сообщение Хр. Вольфа о полученных им от Г. Д. Фаренгейта двух спиртовых термометров.

На протяжении XVIII в. все большее внимание уделялось сравнению показаний отдельных термометров и их градуировке. Этот вопрос был тесно связан со службой погоды и с развитием регулярных метеорологических измерений. В мемуарах Парижской академии за 1730-1731 гг. Р. Реомюр изложил способ градуирования спиртовых термометров по точкам кипения и замерзания воды. Быстрое распространение термометров Реомюра не мешало, однако, заметить несовершенство спирта как термометрического тела, и около 1740 г. начали применять ртутный термометр с реомюровой шкалой.

В 1742 г. шведский астроном А. Цельсий стал изготовлять термометры, градуированные стоградусной шкалой [6, с. 313].

Таким образом, в первой половине XVIII в. были сконструированы практически употребляемые термометры, и тем самым был сделан важный шаг в количественном изучении тепловых явлений.

Развитие машиностроения, строительного дела и металлургии стимулировало развертывание работ в области техники измерения механических свойств материалов. В рассматриваемый период были созданы или подверглись значительным усовершенствованиям приборы, применявшиеся ранее в различных областях науки и техники (механические разрывные машины, приборы для испытания материалов на кручение, изгиб, сжатие).

Демонстрация опытов А. Вольты его ассистентом на заседании Французского института в 1801 г

В некоторые известные ранее приборы были внесены технические новшества, появившиеся в других областях техники, в результате чего эти приборы позволили поднять на более высокий уровень технику измерения. Так, в астрономии, например, присоединение к телескопу спектрографов и фотографических камер позволило, пo-существу заменив глаз наблюдателя, получить принципиально новые результаты - сведения о химических и физических свойствах и природе небесных тел, т. е. осуществить качественный анализ небесных объектов. А это, в свою очередь, имело огромное научное значение; установление единства химического состава Земли и небесных тел еще раз подтвердило неограниченность возможностей человеческого познания.

Развитие физики, химии, химической технологии поставило перед учеными ряд ранее не существовавших задач в области разработки способов анализа газов и жидкостей. Среди разработанных методов необходимо отметить эмиссионный и адсорбционный анализы (1800-1859 гг.).

Развитие точного приборостроения в рассматриваемый период сыграло важную роль в техническом и научном прогрессе, дало возможность использовать в науке и промышленности всю совокупность наблюдательных, измерительных и вычислительных средств, значение которых неизменно возрастало.