Жанр: Энциклопедия
Сто великих изобретений
... температура, тем интенсивнее идет разложение. Точно так же - чем дольше длится крекинг, тем больше выход легких
фракций. Однако при слишком высокой температуре и большой длительности
крекинга процесс идет совсем не так, как требуется - молекулы расщепляются
не на равные части, а дробятся так, что с одной стороны получаются слишком
легкие фракции, а с другой - слишком тяжелые. Или же вообще происходит
полное разложение углеводородов на водород и углерод (кокс), что, конечно же,
очень не желательно.
Оптимальные условия для крекинга, дающие наибольший выход легких бензиновых фракций, были найдены в начале XX века английским химиком Бартоном. Еще в 1890 году Бартон занимался в Англии перегонкой под давлением
Русских тяжелых масел (мазута) для получения из них керосина, а в 1913 году он
^ял американский патент на первый в истории способ получения бензина из
100 ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИ1
332
тяжелых нефтяных фракции
Впервые крекинг-процесс п
способу Бартона в промыт
ленных условиях был осуща
ствлен в 1916 году, а
1920 году в производстве на
ходилось уже более 800 его yq
тановок.
Наиболее благоприятна
температура для крекинга ч
425-475 градусов. Однако
если просто нагревать сыруя
Рис. 74-1. Установка Бартона
нефть до такой высокой температуры, большая часть ее испарится. Крекинг пря
дуктов в парообразном состоянии связан был с некоторыми трудностями, поэте
му целью Бартона было не дать нефти испаряться. Но как добиться такого состо|
яния, чтобы при нагревании нефть не закипала? Это возможно, если проводи-д
весь процесс под высоким давлением. Известно, что под большим давление!
любая жидкость закипает при более высокой, чем при нормальных условиям
температуре, и эта температура тем выше, чем больше давление. |
Установка имела следующую схему. Работающий под давлением котел (l|
находился над топкою (1а), снабженной дымогарной трубой (4). Котел изготав|
ливался из хорошего прочного железа с толщиной стенок около 2 см и был тща|
тельно проклепан. Поднимающаяся вверх труба (5) вела к водяному холодиль-1
нику (6), откуда трубопровод (7) шел к сборному резервуару (8). После того как
продукт крекинга проходил через счетный аппарат для жидкостей (10), находившаяся на днище этого резервуара труба (9) разветвлялась на две боковые трубки
(Юа и 10в). Каждая боковая трубка снабжалась контрольным краном; одна из
них вела к трубе 11, а другая к трубе 12.
В начале крекинга котел (1) наполняли мазутом. Благодаря теплу печи (1а)
содержимое котла медленно нагревалось приблизительно до 130 градусов. При
этом из мазута испарялись остатки содержащейся в нем воды. Сгущаясь в холодильнике (6), вода стекала потом в резервуар (8), из которого через трубу (21)
спускалась в канаву (22). Одновременно из мазута выходил воздух и другие газы.;
Они также попадали через холодильник в резервуар (8) и по трубе (14а) отводились в трубопровод (16).
После того как мазут избавлялся от воды, растворенного в нем воздуха и
газов, он был готов к крекингу. Топку усиливали, и температура в котле медленно повышалась до 345 градусов. При этом начиналось испарение легких углеводородов, которые даже в холодильнике оставались в газообразном состоянии.
Они попадали в резервуар (8), а затем через трубу 14а (выходной кран которой
был закрыт) в трубопровод (17), трубу (14) и обратно в резервуар (8). Так как эти
легкие газообразные фракции не находили выхода, давление внутри установки
начинало повышаться. Когда оно достигало 5 атм, легкие углеводороды уже не
могли улетучиваться из главного котла. Эти сжатые газы поддерживали одинако
Константин РЫЖОВ 333
вое давление в котле (1), холодильнике (6) и резервуаре (8) Между тем под
влиянием высокой температуры происходил процесс расщепления тяжелых углеводородов, которые превращались в более легкие, то есть в бензин. При температуре порядка 250 градусов они испарялись, попадали в холодильник и здесь
конденсировались. Из холодильника бензин перетекал в резервуар (8) и по трубе
9, а потом 11 или 12 поступал в специальные уплотненные котлы. Здесь при
пониженном давлении из бензина испарялись растворенные в нем легкие газообразные углеводороды. Эти газы постепенно удалялись из котлов, а полученный
сырой бензин сливался в специальные баки.
По мере испарения легких фракций с повышением температуры содержимое
в котле (1) становилось все более упорным по отношению к теплоте. Работа прерывалась как только более половины его содержимого превращалось в бензин и
проходило через холодильник. (Это количество было легко рассчитать благодаря
счетчику жидкости (10).) После этого соединение с трубопроводом (17) прерывалось, а кран трубопровода (14а), соединенный с компрессором, открывался, и газ
медленно улетучивался в компрессор низкого давления (одновременно закрывался трубопровод (9), прерывая связь установки с полученным бензином). Топку
гасили, и когда содержимое котла (1) остывало, его сливали. Затем котел очищали от коксового налета и приготавливали к следующему запуску.
Метод крекинга, разработанный Бартоном, положил начало новому этапу в
нефтеперерабатывающей промышленности. Благодаря ему удалось повысить в
несколько раз выход таких ценных нефтепродуктов, как бензин и ароматические
углеводороды.
75. ПОТОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Большинство великих изобретений, рассмотренных нами выше, относятся к
области техники. Испокон веков технические усовершенствования позволяли
революционизировать производство, многократно повышая производительность
труда. Но изобретение, о котором пойдет речь в этой главе, имеет совсем другую
природу - оно не из области техники и является, по существу, тем, что принято
называть научной организацией труда. Оказалось, что эта область отношений, на
которую долгое время не обращали должного внимания, таит в себе колоссальные возможности и может произвести в производстве революцию, равную по
своему значению внедрению паровой машины или электрических моторов. Впервые огромное значение правильной организации труда продемонстрировал на
своих заводах выдающийся американский предприниматель и инженер Генри
Форд. Сын небогатого фермера, он за несколько лет благодаря ясному уму, холодному расчету и гениальной интуиции приобрел многомиллионное состояние
и сделался одним из богатейших людей мира. Форд был блестящим инженером,
талантливым изобретателем, виртуозным бизнесменом и оригинальным философом. Но все же прославился он не своими изобретательскими талантами или
100 ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ
деловыми качествами, а тем, что разработал, воплотил в жизнь и довел до совершенства идею массового поточного конвейерного производства Нет сомнений,
что организация поточного производства - одно из величайших изобретений
XX века, благодаря которому человечество за последние восемьдесят лет получило невиданный прирост материальных благ С его повсеместным внедрением
промышленность развитых стран как бы вышла на новый, качественно другой
уровень и оказалась через несколько десятилетий готовой к внедрению новых
высоких технологий - всеобъемлющей механизации, автоматизации и роботизации производства, то есть всего того, что принесла научно-техническая революция 50-90-х годов нашего века.
А начиналось все очень скромно. В 1893 году Генри Форд (работавший тогда
механиком в электрической компании Детройта) собрал автомобиль на газовом
двигателе. Это была первая автомашина в городе и одна из немногих в Америке.
Через несколько лет Форду удалось организовать "Детройтскую автомобильную
компанию", в которой он занял пост главного инженера Компания наладила
выпуск автомобилей конструкции Форда, но дела ее шли неважно, так как голос
Форда не имел тогда большого веса, и многие вопросы решались вопреки его
рекомендациям. В 1902 году Форд отказался от своего поста, ушел из компании
и с головой погрузился в конструирование нового автомобиля Когда машина
была готова, он выступил на состязаниях и победил гоночного чемпиона Америки Александра Уинтона. В 1903 году он создал новый гоночный автомобиль
"999" - настоящий монстр с двигателем в 80 л с На этой машине гонщик
Ольдфильд выиграл гонки 1903 года, на целый километр опередив своих соперников
Две эти замечательные победы привлекли внимание деловых кругов к машинам Форда. В том же году было основано "Общество автомобилей Форда", в
котором Генри Форд был товарищем председателя, главным инженером и директором. В последующие годы Форд постепенно скупал акции компании. В
1906 году он имел уже контрольный пакет, а к 1919 году - 92% акций. Причем
за каждую акцию, которая в 1903 году стоила всего 100 долларов, он платил в
1919 году по 12 500 долларов, то есть акции за 15 лет подскочили в цене в
125 раз! Это говорило о редком даже по американским меркам коммерческом
успехе предприятия За первый год существования компании было реализовано
1700 автомобилей. По тем временам это считалось неплохим показателем. Акционеры были довольны, но сам Форд считал, что 1700 автомобилей в год - это
смехотворно мало. Уже тогда он мечтал выпускать такое же количество машин в
день. Эти планы могли показаться беспочвенными, между тем они основывались
на точном расчете. Более того, Форд был уверен, что 1000-2000 производимых в
день машин - это далеко не предел и что для такой страны, как Америка, можно ?
производить по 6-8 тысяч и даже по 10 тысяч машин в день' И их не только |
можно выпускать, но и с успехом продавать, наживая хорошие деньги |
В начале XX века, когда автомобиль был еще в новинку, многие смотрели на?
него как на приятную, но чрезвычайно дорогую игрушку, доступную только для
богачей. В самом деле, автомобили, выпускаемые в то время в Европе, были
Константин РЫЖОВ
очень дорогими, так что немногие могли позволить себе удовольствие иметь их
Автомобильные фирмы не только не старались рассеять это мнение, но, напротив, всячески его обыгрывали. Весь автомобильный бизнес был ориентирован на
высшие слои общества: автомобили были изысканы и выпускались небольшими
сериями. Постоянно подчеркивалось, что автомашина - это предмет роскоши
или спорта, необходимый элемент веселой, элегантной и аристократической жизни
Между тем политика Форда имела совершенно противоположное направление С
самого начала он старался доказать, что автомобиль не роскошь, а необходимый
предмет в обиходе современного человека. Чтобы сделать автомашину доступной
самым широким слоям общества, он то и дело снижал цены на свои "форды",
отказываясь от сиюминутной сверхприбыли, ради расширения сбыта. Он не хотел гнаться за модой и не желал выпускать новых моделей, так как считал, что
лучше завоевать доверие покупателей беспрерывно совершенствуя одну и ту же
модель. Он считал также, что коммерческий успех той или иной модели зависит
в первую очередь не от внешнего вида автомобиля, а от того, насколько прочна
и долговечна каждая его деталь и насколько всеобъемлющим окажется сервисное
обслуживание фирмы-производителя. В то время большинство фабрикантов после
продажи автомобиля прекращали всякие дела с покупателем и были даже несколько заинтересованы в том, чтобы автомобиль, проданный ими, быстрее испортился. Форд ни в коей мере не придерживался таких взглядов и уделял большое внимание созданию сети ремонтных мастерских, производству запчастей и
техническому обслуживанию уже реализованных машин. Всякий покупатель его
автомобиля имел право на ряд услуг со стороны компании в отношении ремонта
и помощи в эксплуатации.
Впрочем, Форду не сразу удалось воплотить свои планы в жизнь. Несколько
лет, как уже говорилось, он не был полновластным хозяином предприятия Совершенной модели автомобиля, на производстве которой можно было бы сосредоточить все свои усилия, тоже пока не было. Только получив в свои руки контрольный пакет. Форд смог развернуться во всю ширь. В 1908 году была разработана конструкция недорого, но очень надежного автомобиля, получившего наименование модели "Т". Она не содержала ни одного нового узла, который в том
или ином виде не был бы уже опробован в какой-нибудь из предыдущих моделей. Новым являлся лишь материал, из которого была сделана большая часть
деталей машины, - ванадиевая сталь, обладавшая удивительной легкостью и
вместе с тем замечательной прочностью. Этот автомобиль сделал Форда миллионером, знаменитостью и одним из королей американской промышленности.
Создав свой совершенный автомобиль, Форд решил отныне не заниматься
его модернизацией, а сосредоточиться на массовом выпуске этой единственной
модели. Его планы вызвали переполох как среди акционеров, так и среди агентов
по продаже. Все в один голос говорили, что рынок требует разнообразия, и единая модель оттолкнет значительную часть покупателей. На это Форд уверенно
возражал, что 95% покупателей сами не знают, чего они хотят, и если им внушить доверие к новой марке, они не станут предъявлять особых претензий Он
потратил огромные деньги на рекламу, наводнив все газеты объявлениями, в
336 100 ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ
которых доказывалось, что модель "Т" отвечает всем требованиям, какие только
можно предъявить к совершенному автомобилю. Он постоянно подчеркивал, что
его машина - не для богатых, что она предназначена для "среднего" американца, что это "семейная", "народная" машина и т. п. Все это были совершенно
новые приемы в автомобильном бизнесе. До этого никто не верил, что можно
изготовить недорогой, но хороший автомобиль и что вообще можно найти покупателей для автомобиля в широких кругах городской и деревенской буржуазии.
Форд первым доказал, что все это возможно Его портативный, простой и
дешевый автомобиль, доступный любому среднему американцу, как нельзя лучше отвечал требованиям времени. К 1910 году было продано уже 10 тысяч "фордовТ",ав 1911-1912 годах - 34 тысячи. Производство стремительно набирало
обороты. Форд купил в пригороде Детройта, в Хайленд-Парке, большой участок
земли и начал здесь постройку огромного завода, рассчитанного на выпуск уже
не тысяч, а миллионов автомобилей. Это был совершенно новый тип массового
поточного производства, ранее в таких масштабах никогда и нигде не применявшийся. Именно Форд впервые сделал конвейер главной осью сборочного процесса и совершенно по-новому разработал систему разложения сложных трудоемких процессов на составные части. Он же первый осуществил идею максимально дешевого, но массового автомобиля. Это были три кита, на которых основывалось невиданное процветание его предприятия.
Сила Форда заключалась в организации труда. Все процессы на его предприятиях, от отливки деталей до завинчивания ничтожной гайки, были рационализированы с таким совершенством, какого до него никто и никогда не достигал.
Производственный поток двигался от источников сырья к готовой машине, нигде не поворачивая назад. Первоначально на заводе в Хайленд-Парке сборка авто-'
мобилей производилась при помощи рабочих бригад, которые передвигались по
цеху с ручными тележками и подвозили к каждому автомобилю соответствующие части для сборки. Сборочные бригады переходили от одного автомобиля к
другому и таким путем собирали весь автомобиль от начала до конца.
В усовершенствованной системе Форд оставил рабочих неподвижными, а
материалы стал провозить мимо них вручную. Вскоре была устроена короткая
линия для окончательной сборки машин, где части перемещались мимо рабочих
с помощью механической силы. Эта система по мере дальнейшего усовершенствования превратилась в конвейер. Впервые опыт со сборочным путем был произведен в апреле 1913 года на сборке магнето. До этого один рабочий в течение
девяти часов рабочего дня мог собрать от 35 до 40 магнето, то есть затрачивал на
каждое около 20 минут. После введения конвейера время, затрачиваемое на сборку одного магнето, сократилось до 13 минут. Несколько дней Форд простоял
возле работающего конвейера, наблюдая за каждым движением рабочих. Он заметил, что сборщикам приходится нагибаться во время работы из-за того, что
конвейер располагается слишком низко. Он остановил производство и велел поднять конвейер на 8 дюймов. После этого время сборки одного магнето сократилось до 7 минут. Новые усовершенствования довели его до 5 минут. Не затрачивая средств на новые машины или материалы, одним только разложением про
Константин РЫЖОВ 337
цесса сборки на 45 простейших операций и передвижением материала мимо стоявших в достаточно удобной позе и неподвижных рабочих Форд добился поразительных результатов, увеличив производительность труда почти в 4 раза.
Вскоре конвейер был применен при сборке шасси. По старому способу сборка
одного шасси требовала 12 часов 8 минут. Когда попробовали разбить ее на несколько простых операций и устроили примитивный конвейер (с помощью каната и ворота шасси тянули мимо линии рабочих) сборка сократилась до 5 часов
50 минут. Форд продолжал усовершенствовать конвейер. Приноравливаясь к среднему росту рабочих, он попробовал прокладывать сборные пути на разной высоте. Его инженеры трудились над раздроблением всех сложных процессов на составные части. Каждый рабочий должен был делать все меньше и меньше разнообразных движений руками. В результате всех этих усовершенствований время
сборки одного шасси сократилось до 1 часа 33 минут. При этом процесс разделения труда был доведен буквально до предела: если один рабочий вгонял болт, то
гайку ставил другой, а завинчивал ее третий.
Рабочий в фордовском производстве превратился в настоящий придаток машины. На конвейере во время работы он не мог сделать лишнего шага или движения. Инструменты его должны были располагаться так, чтобы ему не приходилось искать их или наклоняться за ними. Ритм сборки воздействовал сильнее
самых свирепых надсмотрщиков. Благодаря ему Форд добивался максимальных
темпов, каких только можно было достичь без ущерба для качества работы.
Однако, несмотря на это, безработные со всей Америки стремились попасть к
Форду, привлеченные высокой заработной платой. Поскольку производственный процесс разбивался на простейшие операции, Форд почти не нуждался в
квалифицированных рабочих. Он охотно принимал к себе людей совершенно
неквалифицированных, невежественных, даже калек. Уже в 1915 году, едва ли не
первым из крупных промышленников, Форд ввел 5-дневную рабочую неделю и
сократил рабочий день до 8 часов. Впрочем, интенсивность труда на его предприятиях была такой высокой, что стоила 10 часов работы на любом другом
заводе. Каждая секунда требовала полнейшей самоотдачи. Семь часов рабочий
бесчисленное количество раз повторял одно и то же движение. Разговаривать,
курить или садиться во время работы строго запрещалось. Если кому-то требовалось выйти, он поднимал палец и ждал, пока надсмотрщик не присылал на его
место заместителя. Во время перерыва, который продолжался всего 15 минут, в
цех с разных сторон въезжали тележки, нагруженные пакетиками со стандартными завтраками, включавшими три бутерброда, кусок сладкого пирога, яблоко
или апельсин. Ели рабочие прямо у станка - выходить из цеха без особого
разрешения запрещалось.
Успех конвейерной сборки был настолько очевиден, что через некоторое время эта система была перенесена на все цеха фордовского завода. Все предприятия, вовлеченные Фордом в его производство, также должны были переходить на
поточный метод. Купив однажды стекольный завод, Форд предложил местным
специалистам производить зеркальное стекло для автомобилей непрерывной
широкой лентой, без помощи ручного труда, механизируя все процессы от нача
338 100 ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ
ладо конца. Эксперты и специалисты категорически заявили, что изменить способ производства технически невозможно Тогда Форд послал на завод людей,
никогда ранее стекольным делом не занимавшихся Через год его инженеры разработали блестящий метод полной механизации производства. По всему заводу
были установлены конвейеры и новые машины В результате завод стал выпускать 1 млн квадратных метров первоклассного зеркального стекла в год Площадь
его по сравнению с другими стекольными заводами была вдвое меньше, а производительность - вдвое больше. После проведенной реорганизации это предприятие стало сберегать Форду 3 млн долларов в год.
Перестроив все производство и непрерывно наращивая его объемы, Форд
достиг через несколько лет своей вожделенной мечты - каждый день на всех его
заводах производилось 10 тысяч автомобилей, и все они находили сбыт Во многом благодаря Форду автомобиль стал национальной особенностью Америки.
Если в 1900 году в США один автомобиль приходился на 9000 человек, то в
1929 году - один автомобиль на каждые 5 человек Всего же к этому времени по
дорогам Америки бегало 26 миллионов стандартных "фордов "Т", отличавшихся
только цветом и формой кузова. США имели в несколько раз больше автомобилей, чем все остальные страны мира вместе взятые, причем собственниками автомашин здесь были не только богачи, не только представители среднего класса, но
также многие рабочие и фермеры. Это обстоятельство изменило облик самой
страны. Если в 1893 году американские дороги считались чуть ли не самыми
скверными в мире, то через каких-нибудь 20-30 лет повсюду были проложены
прекрасные шоссе, по которым в обе стороны двигался поток автомобилей. Почти все автомобили были собраны на заводах Форда
Производство такого масштаба поставило перед Фордом много сложных задач. Так, например, Форд должен был отказаться от мысли производить все свои
машины в Детройте, поскольку это породило бы неразрешимые транспортные
проблемы. Вместо этого он разбросал по всему миру свои сборочные заводы,
которые производили из готовых деталей столько машин, сколько было возможно продать в этом месте. Перевозить машины в разобранном виде вообще оказалось выгоднее. Один товарный вагон мог, к примеру, вместить всего 7 готовых
автомобилей. В разобранном же виде в него можно было погрузить 130 машин то есть вместо 18 вагонов использовался только один Благодаря прекрасно отлаженной организации Форду удалось сократить цикл производства с 21 до
14 дней (Производственный цикл - это период, во время которого деньги,
вложенные в какое-либо предприятие, остаются связанными, он включает в себя
время от покупки сырья до продажи готового автомобиля ) Таким образом, Форд
получил возможность поддерживать высокий уровень производства двумя третями прежнего капитала. При огромных масштабах его деятельности это означало
десятки миллионов долларов экономии в год.
В течение двух десятилетий Форд безраздельно господствовал на рынке дешевых машин. Никто из его конкурентов не мог за ту же цену дать машину равного
качества. "Форд "Т" занял особое положение среди автомобилей других фирм
Завоевав американский рынок, Форд двинул свои машины в Европу. Сначала
Константин РЫЖОВ 339
европейские автомобильные фирмы свысока смотрели на его невзрачные и неброские машины, но они вскоре поняли, что сильно недооценили этого конкурента. На всех гонках и ралли "форды" демонстрировали поразительную надежность и прекрасные ходовые качества, цена же их была на порядок ниже, чем у
европейских машин. Средний класс в Европе, так же как и в Америке, не устоял
перед искушением иметь свою пусть не шикарную, но надежную и неприхотливую машину. Почти во всех странах мира вскоре появились фордовские отделения, представительства и сборочные мастерские В Канаде и Манчестере были
построены крупные автомобильные заводы, а в Корке - тракторный завод
76. ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА
Изобретение электронной лампы напрямую
связано с развитием техники освещения В начале 80-х годов XIX века знаменитый американский изобретатель Эдисон занимался усовершенствованием лампы накаливания Одним из
ее недостатков было постепенное уменьшение
световой отдачи из-за потускнения баллона
вследствие появления темного пятна на внутренней стороне стекла. Исследуя в 1883 году
причины этого эффекта, Эдисон заметил, что
часто на потускневшем стекле баллона в плоскости петли нити оставалась светлая, почти незатемненная полоса, причем эта полоса всегда
оказывалась с той стороны лампы, где находился положительный ввод накальной цепи. Дело
выглядело так, будто часть угольной нити накала, примыкающая к отрицательному вводу,
испускала из себя мельчайшие материальные
частицы. Пролетая мимо положительной стороны нити, они покрывали внутреннюю сторону стеклянного баллона всюду, за
исключением той линии на поверхности стекла, которая как бы заслонялась положительной стороной нити Картина этого явления стала более очевидна, когда
Эдисон ввел внутрь стеклянного баллона небольшую металлическую пластину,
Расположив ее между вводами нити накала Соединив эту пластинку через гальванометр с положительным электродом нити, можно было наблюдать текущий
через пространство внутри баллона электрический ток
'-о
Рис 76-1
сона
Схема опыта Эди
Эдисон предположил, что поток угольных частичек, испускаемых отрицательной стороной нити, делает часть пути между нитью и введенной им пла^инкой проводящим, и установил, что поток этот пропорционален степени
Накала нити, или, другими словами, световой мощи самой лампы. На этом,
340 100 ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Рис. 76-2. Двухэлектродная
лампа Флеминга в приемной
цепи: а - стеклянный баллон'^ - угольная нить; с алюминиевый цилиндр; d впаянные платиновые проволочки для крепления цилиндра; ef - выводы; h - батарея;] - провода; k - вторичная обмотка; I -гальванометр; т - первичная обмотка; п - воздушные провода
собственно, и заканчивается исследование Эдисона Американский изобретатель не мог тогда и
представить, на пороге какого величайшего научного открытия он стоял. Прошло почти 20 лет,
прежде чем наблюдавшееся Эдисоном явление
получило свое правильное всестороннее объяснение.
Оказалось, что при сильном нагревании нити
лампы, помещенной в вакуум, она начинает испускать в окружающее пространство электроны.
Этот процесс получил название термоэлектронной
эмиссии, и его можно рассматривать как испарение электронов из материала нити. Мыс
...Закладка в соц.сетях
