Другой составной частью печатного станка была прикрепленная к нему направляющая станина: подвижной стол с кареткой – талером, приводимым в движение с помощью шнура, который наматывали на вал, снабженный рукояткой. На талере располагали печатную форму с набором – одной, двумя или больше страницами набранного текста. Набор обматывали суровой ниткой, чтобы он не рассыпался и вообще не разъезжался. Затем его смазывали тонким слоем краски: эту работу выполнял специальный работник. Краску он наносил при помощи мацы, которую очищали и вымачивали в воде 7–8 часов, чтобы размягчить и сделать эластичной. Мацы приходилось часто менять, поскольку качество печати в большой мере зависело от гладкости нанесения краски. Все это отнимало немало времени, поэтому, пока прессовщик отпечатывал один лист, его помощник готовил к печатанию другую форму. Увлажненный лист бумаги укладывали не прямо на форму, а на тимпан (декель) – обтянутую тканью или мягкой кожей раму, прикрепленную шарнирами к талеру. Чтобы при этом бумага не рассыпалась и не сдвигалась при печатании, ее накалывали на две иглы посреди тимпана и, кроме того, накладывали сверху фрашкет – деревянную или железную раму с натянутой на нее бумагой или картоном, в котором было вырезано место, куда должен попасть печатаемый текст, и оставлены поля. Фрашкет был прикреплен к тимпану шарнирами: они предохраняли поля бумаги, чтобы те не запачкались. Подготовив должным образом печатную форму и тимпан, его накладывали на форму, а талер задвигали под тигль пресса. Прессовщик поворачивал рычаг и с силой прижимал бумагу к печатной форме. На ней появлялся оттиск. Тогда винт с тиглем поднимали, поворачивая рычаг в противоположную сторону, вынимали из-под пресса талер, поднимали фрашкет, снимали с тимпана отпечатанный лист и вывешивали его на просушку. Вся эта последовательность операций повторялась раз за разом до конца рабочего дня. С одного набора получали сотни оттисков. Высушенные листы снова шли под пресс, чтобы получить оттиск на оборотной стороне. Затем их укладывали на доску, сверху накрывали другой доской и придавливали грузом в 40–50 фунтов, чтобы разгладить. Через 5–6 часов их вынимали, складывали в кипы, сортировали и отдавали в переплет.
Двуцветный текст получали так. Сначала печатали черный текст, накрывая фрашкетом те места, которые предстояло еще отпечатать красным. После просушки лист возвращали под пресс, накрывали фрашкетом уже готовый оттиск и печатали красной краской. Трудность состояла в том, чтобы строки, выполненные разными красками, не накладывались одна на другую.
Гутенберг решил опробовать свое изобретение, печатая священные книги, но недостаток средств вынудил его открыть компаньонам секрет своего изобретения, чтобы получить от них денежную помощь. Компаньоны согласились ссудить его, но с условием – разделить с ним не только прибыль, но и славу изобретения. Желая обеспечить успех своего предприятия, Гутенберг согласился и на это.
Позднее наследники одного из его компаньонов начали против Гутенберга процесс, оспаривая у него первенство открытия и право пользования им. Положение Гутенберга перед судом было крайне затруднительным: он боялся раскрыть секрет своего изобретения, а между тем судьи засыпали его вопросами. Гутенберг предпочел осуждение отречению от своего изобретения. Порицаемый и разоренный, он отправился на родину, в Майнц, чтобы здесь попытаться восстановить свою репутацию.
Денег у Гутенберга не было. Поэтому ему пришлось вступить в компанию с богатым купцом Иоганном Фустом. Они построили типографию и начали печатать книги.
Первой книгой, которая вышла в 1455 г., стала двухтомная 42-строчная Библия (по количеству строк на полосе). Она содержала 1300 страниц и имела весьма внушительный тираж для того времени – 200 экземпляров.
Компаньоны заключили договор о следующем: Гутенберг вкладывает свое изобретение и свой труд, а Фуст – деньги, прибыль же они делят пополам. Но Фуст схитрил: ему мало было половины прибыли, он захотел забрать всю типографию.
Поэтому он поставил такое условие: деньги, которые идут на обустройство типографии, считаются долгом Гутенберга; если Гутенберг не отдаст их в срок, вся типография поступает в собственность ему, Фусту.
И день этот настал. Всю прибыль от типографии Гутенберг тратил на ее расширение, отливая новые шрифты, делая новые станки. Фуст прекрасно знал об этом, и когда Гутенберг истратил все деньги, потребовал вернуть долг. Гуттенберг не мог вернуть долг, прежде чем не выпустит новые книги и продаст их. Фуст подал в суд, потребовав, чтобы у Гутенберга отобрали типографию и передали ему. Типографию присудили Фусту.
Но у Гутенберга остался один комплект шрифтов, который принадлежал лично ему, прежде чем он вступил в компанию с Фустом. Не имея денег, живя впроголодь, он начал снова печатать книги. Снова нашел компаньона. И снова его одолевали кредиторы. Но Гутенберг не сдавался.
Дело, вероятно, кончилось бы так же, как и с Фустом, если бы не одно неожиданное обстоятельство. Печатное слово впервые сыграло роль в политической борьбе.
В Майнце, где находилась типография Гутенберга, боролись друг с другом два высших духовных лица – два архиепископа, которым принадлежала не только духовная, но и светская власть.
Они боролись друг с другом и словом, и оружием – у каждого была своя армия.
Гутенберг стал печатать листы, в которых хвалил одного из архиепископов, Адольфа фон Нассау, и старался расположить к нему население города. Фуст, владевший старой типографией Гутенберга, выступил в защиту второго.
Победил фон Нассау. Типографию Фуста разгромили, а Гутенберг получил награду: разрешение получать обед с архиепископского стола. И еще одну награду: каждый год новое платье, двести мер зерна и два воза сена.
Это, конечно, не так уж много, но все же больше, чем получили многие гении за свои изобретения.
Гутенбергу повезло – не тратя денег на еду и одежду, он смог в старости расплатиться с долгами.
Умер Иоганн Гутенберг в своем родном Майнце 3 февраля 1468 г.
Еще при жизни Гутенберга в его изобретение вносились усовершенствования. В 1457 г. П. Шеффер сделал типографское воспроизведение орнаментики на страницах Майнцской Псалтыри. В 1461 г. А. Пфистер в Бамберге выпустил книги с иллюстрациями, гравированными на дереве.
В XV в. вместе с гравюрой на дереве, ксилографией, стала развиваться гравюра на металле. Впервые такие гравюры в книгопечатании применил англичанин У. Кэкстон в Брюгге. Иллюстрации, гравированные на металле, и текст с наборной формы на одном листе напечатал Н. ди Лоренцо во Флоренции в 1477 году.
К 1501 г. в Европе уже работало более 1500 типографий и было издано свыше 40 тыс. инкунабул – так назывались книги, выпущенные до 1501 года.
В Москве первая типография появилась примерно в 1553 г. В 1564 г. Иван Федоров и Петр Мстиславец выпустили в Москве первую точно датированную книгу "Апостол".
В XVI–XVIII вв. совершенствовались способы изготовления иллюстраций. В самом процессе печатания ничего не менялось, лишь некоторые процессы механизировались да деревянные части заменялись металлическими.
В конце XVIII – начале XIX в. появились новые способы книгопечатания, например литография. Литография была изобретена А. Зенефельдером в 1796–1798 гг. в Германии. При литографическом способе оттиски получаются в результате переноса краски под давлением с плоской (нерельефной) печатной формы непосредственно на бумагу. Этот способ широко применялся в первой половине XIX в. для воспроизведения картин, выполнения книжных и журнальных иллюстраций и т. п.
Развитие книгопечатания и особенно рост газетных тиражей требовали увеличения скорости печатания. Станок старой конструкции не мог обеспечить требуемых скоростей.
В 1815 г. немец Ф. Кениг, переехавший в Лондон, изобрел ротационную машину. В ней плоская плита для прижимания бумаги к форме была заменена металлическим цилиндром. Кроме того, Кениг механизировал и нанесение краски на форму. Эта машина позволила значительно поднять производительность печатного процесса. Если на ручном печатном станке можно было получить 100 оттисков в час, то печатная машина Кенига давала свыше 800 оттисков.
В середине XIX в. появились тигльные печатные машины. В 1863 г. американец У. Буллон построил первую ротационную машину, печатавшую на "бесконечном" бумажном полотне, свернутом в рулон.
В первой половине XIX в. были изобретены наборные машины различных конструкций, значительно повысившие производительность труда наборщика. Даже несовершенные наборные машины подняли производительность в 3–4 раза. Первые наборные машины были созданы в Англии Б. Фостером в 1815 г. и У. Чергем в 1822 г. В этих машинах были механизированы операции извлечения литер из специального хранилища и установки их в ряд – строку.
Выдающуюся роль в развитии наборных машин сыграло изобретение русского механика П. П. Клягинского. В 1866–1867 гг. он создал оригинальный автомат-наборщик, состоящий из двух аппаратов. В одном из них изготавлялась "депеша" – бумажная лента, на которой набираемый текст фиксировался в виде комбинаций отверстий. Каждой букве или знаку соответствовала определенная комбинация отверстий. Второй аппарат представлял собственно наборную машину. Ее основой являлся "электроосязатель", автоматически расшифровывавший "депешу" и регулировавший поступление в набор нужных литер.
Важным этапом в развитии механизированного набора было создание матрицевыбивальной машины, рельефные штампы которой при нажатии специальных устройств (клавишей) выдалбливали на специальном картоне углубленные изображения букв и знаков, после чего по матрицам отливали необходимые формы. В 70-х годах XIX в. большую роль в создании матрицевыбивальных машин сыграли работы русских изобретателей И. Н. Ливчака и Д. А. Тимирязева.
Идеи, положенные в основу матрицевыбивальных машин, были использованы при создании более совершенных наборно-отливных машин. Их применение определило развитие полиграфии конца XIX в. Были сделаны первые попытки создания наборнопечатной машины, сочетавшей в себе наборную и пишущую машины. Первые образцы ее были построены в 1870 г. русским изобретателем М. И. Алисовым. "Скоропечатник" Алисова работал со скоростью 80–120 знаков в минуту.
Для развития наборно-печатных машин имело большое значение создание работоспособной пишущей машинки, предназначенной для побуквенного печатания текста при помощи рельефных букв, приводимых в движение системой рычагов. Первая модель ее была изготовлена в 1867 г. в США К. Шолсом.
Технический прогресс в полиграфии позволил поднять производительность типографских процессов и улучшить качество издаваемых журналов и газет, а также увеличить их тиражи.
В 1884 г. немецкий изобретатель О. Мергенталлер изобрел линотип – наборную строкоотливную машину для набора текста и его отливки. Линотип состоит из трех аппаратов: наборного, отливного и разборочного. Наборщик, нажимая на клавиши наборного аппарата, перепечатывает текст рукописи. При этом из магазинов выпадают металлические матрицы, соответствующие отдельным буквам. В промежутках между словами устанавливаются раздвижные клинья – шпации. Так формируется строка текста, направляющаяся затем к отливному аппарату. Типографский сплав заполняет все углубления в матрицах, образуя после застывания монолитную строку с рельефной печатной поверхностью. Остывшая строка выталкивается из формы, обрезается и выставляется на приемный столик. После отливки строки матрицы передаются в разборочный аппарат, а клинья – в шпационную коробку. Разборочный аппарат осуществляет распределение матриц по соответствующим каналам магазинов.
В 1894 г. изобретатель Е. Порцельт выдвинул идею фотографического набора. В 1895 г. В. А. Гассиев построил первую фотонаборную машину. Фотонаборная машина не отливает строки из металла, а фотографирует текст на пленку. После этого пленку заправляют в печатные машины.
В 1905 г. в США была создана первая офсетная печатная машина. При офсетной печати участки печатной формы, на которых расположен текст, смазывается краской, а пробельные участки – водным раствором. Печатную форму попеременно смачивают водным раствором и покрывают краской. Затем она накладывается под давлением на резиновую пластину, а та, в свою очередь, на бумагу. Так получают отпечаток. Отсутствие непосредственного контакта между печатной формой и бумагой снижает давление при печатании и уменьшает износ формы. Увеличивается скорость печатания и улучшается качество воспроизведения.
В начале XX в. полиграфические машины перешли на электропривод. В 50–60-е годы XX в. в полиграфии стала применяться электроника. Электронно-вычислительные машины произвели революцию в книгопечатании. Фотоэлектроника упростила процессы изготовления иллюстраций.
Компьютерный набор и верстка текста максимально сократили промежуток между написанием книги и ее выходом в свет.
Значение изобретения Гутенберга для прогресса человечества трудно переоценить. В 2000 г. мировая общественность объявила его самым выдающимся событием тысячелетия.
Колесо
Колесо – это одно из самых выдающихся изобретений человечества. Однажды люди обратили внимание на то, что катить груз намного легче, чем тянуть его. На языке современной механики это значит, что "коэффициент трения качения ниже, чем коэффициент трения скольжения".
Простейшее колесо представляло собой круг, отпиленный от ствола дерева. Подкладывая такие катки под груз, люди облегчали его передвижение.
Потом два таких круга соединили осью. Прикрепив их к повозке, избавились от необходимости постоянно перекладывать их под передвигаемый груз.
Скорость повозки возросла после того, как в повозки стали впрягать животных: ослов, быков, лошадей.
Позже колесо стали изготавливать сборным. Оно уже состояло из обода, спиц и ступицы, стянутых металлической шиной. Подобные колеса и сейчас применяются в гужевом транспорте.
Многие высокоразвитые цивилизации так и не пришли к изобретению колеса. Так, инки применяли своеобразные "санки", скользившие по камням.
В современных транспортных средствах обод заменен пневматической шиной, устраняющей тряску и шум при передвижении.
Для снижения трения появилось своеобразное "колесо в колесе" – шарикоподшипник.
Для вездеходов были созданы колеса, потерявшие круглую форму: они стали овальными, шестигранными, спиральными.
Вращение применялось не только в транспорте. Вращательное колесо явилось наиболее удобным способом передачи энергии в различных механизмах и машинах, поскольку вращательное движение может осуществляться равномерно и непрерывно без потери энергии на преодоление инерции движущихся деталей.
Одним из первых применений колеса для передачи движения стал гончарный круг, затем прялка. Позже появилось водяное колесо, применявшееся в мельницах, на мануфактурных фабриках, рудниках, в устройствах для орошения и осушения.
В XIX в. вместо водяного колеса появилась турбина, основным элементом которой является колесо.
В машинах колесо служит для передачи усилия, изменения частоты и направления вращения. Известны зубчатые, ременные, фрикционные передачи.
Появление колеса ускорило развитие человеческой цивилизации и способствовало прогрессу технических средств, применявшихся людьми.
Комбайн
На протяжении многих тысячелетий люди убирали и обрабатывали урожай сельскохозяйственных культур вручную. С этой целью они использовали серпы, косы, а также цепы для обмолота, ручные веялки. Для того, чтобы сжать вручную за один день гектар пшеницы или ржи, требовалось 30 жнецов, а чтобы обмолотить это зерно и отделить его от соломы – еще день труда 40 человек.
До тех пор, пока существовало натуральное хозяйство, крестьяне могли обеспечить себя пищей и излишки продать в городе. Но с началом промышленной революции многие крестьяне были вынуждены уйти в город, и для того чтобы прокормить растущее население, требовалось повышение производительности труда в сельском хозяйстве.
Для облегчения тяжелых и трудоемких работ были созданы первые машины: жатки для скашивания хлеба, молотилки, обмолачивавшие зерно, сноповязалки, сортировки, отделявшие качественное зерно от негодных семян и семян сорняков, а также очищавшие зерно от механических примесей.
В 1868 г. русский изобретатель и агроном А. Р. Власенко создал первую в России конструкцию зерноуборочной машины "Конная зерноуборка на корню", совмещавшую жатку и молотилку. Собственно комбайностроение возникло в конце XIX в. и получило распространение в США. Первый зерноуборочный комбайн был в 1879 г. испытан в Калифорнии. Такие комбайны, построенные практически полностью из дерева, были громоздкими и тяжелыми. Для их перевозки требовалась упряжка из 20–30 лошадей.
В первой четверти XX в. зерноуборочные комбайны значительно усовершенствовались: дерево, в основном, заменили металлом, конную тягу – сначала паровым локомобилем, затем трактором, привод рабочих органов осуществлялся от двигателя внутреннего сгорания.
Увеличение производства комбайнов произошло после Первой мировой войны благодаря развитию тракторостроения и расширяющемуся применению тракторов. Выпуск зерноуборочных комбайнов возрастал: в 1914 г. было выпущено всего 30 комбайнов, а в 1929 г. – 37 000.
Постепенно прицепные комбайны были вытеснены самоходными. Такие комбайны состоят из жатки, молотилки, бункера для зерна, двигателя, кабины с органами управления и ходовой части.
Принцип работы зерноуборочного комбайна следующий. Вращающееся мотовило наклоняет стебли с колосьями к режущему аппарату жатки. Срезанные колосья перемещаются винтовым конвейером-шнеком от краев к центру жатки к пальчиковому механизму. Затем стебли попадают на наклонный транспортер, переносящий их к приемной камере молотилки. Приемный битер равномерно подает стебли в молотильный аппарат. Здесь в узком пространстве между вращающимся барабаном и неподвижным подбарабаньем происходит обмолот колосьев. Выделившееся зерно проваливается через решетку подбарабанья и поступает на решетки очистки. Солома с оставшимся зерном выбрасывается на решета очистки. Проходя через соломотряс, оставшееся зерно отделяется от соломы и половы и тоже поступает на решета очистки. Там оно продувается воздухом от вентилятора и очищается от примесей, после чего по транспортеру поднимается в бункер. Необмолоченные колосья по другому транспортеру снова попадают в молотильный аппарат. Солома и полова подаются в копнитель, который по мере наполнения выбрасывает их на поле в виде копен.
Управление комбайном и регулировка его рабочих органов осуществляется при помощи гидравлической системы, которая поднимает и опускает жатку, перемещает мотовило и изменяет скорость его вращения. Кроме того, она регулирует скорость комбайна. Дизельный двигатель комбайна соединен клиноременной передачей с приемным шкивом моста ведущих колес и контрприводным валом молотилки.
На базе зерноуборочного комбайна могут быть смонтированы устройства для уборки семенников трав, кукурузы на зерно, гречихи, проса, бобовых и других культур.