Беседа 2. Что поместить в музей автоматов? [1991 Зотов Б.И.

Николай Николаевич раскрыл энциклопедический словарь.

- Для начала заглянем сюда. Может быть, здесь найдется экспонат номер один для нашего музея. Или хотя бы его следы. Так. Автолитография, автомагистраль... Вот и автомат. "От греческого "аутоматос" - "самодействующий". Устройство или совокупность устройств, выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека все операции..." Так, так, это ясно. "Программа автомата задается в его конструкции или извне..." Об истории самодействующих устройств - ни звука. Что будем делать, Александр?

Внутреннее помещение Большого храма в Абу-Симбеле. Здесь находятся высокохудожественные статуи фараона Рамзеса Второго. Их высота - 10 метров. За тысячелетия забвения песок занес статуи по колено

Египетские пирамиды поражают воображение. Человек здесь бросает вызов природе и вечности... На снимке: общий вид пирамид и сфинкса в Гизе. Ученые пишут, что пирамиды обладают удивительными свойствами. Например, они концентрируют идущую из земных толщ энергию особого вида

- Вот в Древнем Египте при постройке пирамид делали разные секретные ловушки. Чтобы грабители не могли пробраться к гробнице фараона. Грабитель шел по туннелю, и вдруг под ним проваливался пол. И он падал в глубокий колодец, откуда уже нельзя выбраться. А каменная плита снова поднималась на свое место. Шел следующий охотник за сокровищами и летел туда же. Это же как раз самодействующее устройство, и притом самое древнее. Ведь некоторым пирамидам пять тысяч лет!

Разрез пирамиды Хеопса. Видны потайные ходы, тупики, ответвления. Назначение многих из них пока до конца не выяснено. Пирамиды умеют хранить свои тайны. Погребальные камеры и хранилища со всем необходимым для 'загробной жизни' размещались не только в толще самой пирамиды, но и глубоко под землей

Для защиты от непрошенных гостей древние египтяне применяли различные ловушки. Охотников за сокровищами фараонов на каждом шагу поджидали неприятные сюрпризы - их поражали самострелы, на них обрушивались потолки, они попадали в глубокие каменные колодцы, прикрытые плитами-перевертышами. Такие ловушки, наверное и первыми прообразами современных автоматических устройств

- Самое ли оно древнее? Я согласен взять в музей каменную ловушку из пирамиды, но только не первым номером. Мне кажется, были автоматы и древнее. Человек каменного века добывал пищу охотой. Неужели он не пытался облегчить себе труд, поставив простейшую ловушку на звериной тропе? Какое-нибудь падающее бревно? Или приспособить самострел? Лук и стрелы известны двенадцать тысяч лет. Значит, вскоре появились и самострелы. А что стоит привязать к спуску самострела кусок той же тетивы да закрепить его поперек тропы, по которой козы или олени ходят на водопой? Тогда уже и не надо долгие часы таиться в засаде и стрелять в темноте по плохо видимой цели. Звери-то осторожны и днем обычно прячутся в чащобах.

- Да и зверь может не пойти, почуяв человека,- сказал Саша.- Такие самострелы были у северных народов, которые не знали пороха и почти до нашего времени дожили с оружием каменного века. Нам рассказывали, коми ставили самострелы на зверя, а иногда и для охраны своих языческих богов. Согласен на самострел! Это устройство самодействующее!

И Николай Николаевич записал в альбом: "Самострел" - и нарисовал его. Потом он нарисовал пирамиду и написал: "Самоопускающаяся каменная плита".

- Посмотрим. Думаю, стоит еще раз заглянуть в словарь, только не в современный, а в старый. Интересно, как люди прошлого века представляли себе автоматы? Вот послушай: "Механизм, приводимый в движение действием скрытой внутри его силы (пружины, груза и др.), например, часы или музыкальные приборы; в более узком смысле - прибор, подражающий действиям живых существ, человека или животных, часто похожий на них и внешним видом. Изобретение автомата относится к глубокой древности". Тогда нужно в наш музей поместить андроиды Герона Старшего, жившего в Александрии в первом веке нашей эры. Андроиды Герона точно копировали движения человека. Он описал свыше сотни таких автоматов.

Самострелы устанавливали на звериных тропах. Автоматика была несложной. Достаточно случайно задеть натянутую прочную тетиву, чтобы самострел сработал

Арбалет тоже сродни автомату. Энергия лука пускалась в дело легким нажатием пальца

Камнеметное 'орудие'

- Видимо, только предложил схему. Уровень развития точной механики в рабовладельческом обществе вряд ли был настолько высок, чтобы строить сложные автоматы, но давай возьмем в музей и андроиды Герона. И конечно же, часы - водяные, песочные, с маятником и грузами. Водяные - самые древние. Недаром до сих пор говорят: ваше время истекло. Между прочим, пружинные часы, которые уже можно было носить в кармане, появились только в начале шестнадцатого столетия. Но погоди, мы же забыли внести в музей изобретение ученого средневековья Альберта Магнуса, прозванного Великим за его обширные познания в философии, физике и механике. Так вот, Альберт Великий еще в тринадцатом веке изготовил андроида, который открывал дверь и кланялся посетителям. Сейчас мы его нарисуем.

В конце прошлого века такие музыкальные игрушки были в моде

Музыкальная панорама 'Сельский праздник в Тироле' создана в XIX веке

Швейцарские часовщики Пьер и Анри Дро создали немало 'механических людей'. Потом эти автоматы назвали андроидами

И в альбоме рядом с головой Герона и часами, очень похожими на старинные ходики, появилась фигура механического привратника.

И тут Николай Николаевич озабоченно потер лоб.

- Надо бы нарисовать еще летающую муху и орла, машущего крыльями и кивающего головой,- сказал он.- Все это сделал знаменитый немецкий ученый Региомонтан в пятнадцатом веке. Орел, как было задумано, приветствовал императора Священной Римской империи Максимилиана I. Только я птиц и насекомых не умею как следует рисовать. Попробуй ты.

- Зачем? У меня есть старые журналы, все равно они на макулатуру пойдут, так мы оттуда вырежем сейчас и орла, и муху-цокотуху.

И Саша нашел нужные картинки, вырезал их ножницами и вклеил в альбом. И сам фломастером жирно написал: "Региомонтан, XV век".

- Немало экспонатов в наш музей даст восемнадцатый век. Многие автоматы, изобретенные тогда, до сих пор применяются в технике. А были и такие автоматы, что даже и сейчас не так просто их сделать. Например, венгр Фаркаш Кемпелен изобрел говорящего механического человека. Но давай по порядку. Во-первых, в восемнадцатом веке появились сложнейшие часы-автоматы. Иван Кулибин, русский умелец, сделал замечательные часы "яичной фигуры". В этих часах, имевших размер гусиного яйца, на исходе каждого часа, одновременно с боем часов, раздвигались створчатые двери, начинала играть музыка и начиналось театральное представление! Ржевский механик Терентий Волосков создал астрономические часы. Эти часы отсчитывали не только часы и минуты, но и дни, и годы. Они показывали и простые годы, и високосные, а еще - положение Солнца и Луны. Кстати, создавались и шахматные игроки-автоматы, только они чаще всего были ловким обманом: играл все же человек,- компьютеров-то ведь не было.

Течет песок, а с ним уходит и время

Водяные часы

Музыкальные часы с поющими птичками из коллекции Политехнического музея - интересный образец высокоточного механического автомата. Программное устройство заменяло ноты и музыканта

Каминные часы конца прошлого века. По внешнему виду это произведение искусства. Лепные фарфоровые фигурки и художественная цветная роспись радуют глаз. Но по внутреннему устройству и назначению это автомат для отсчета времени

Огромное количество разновидностей часов можно классифицировать по таким признакам: по способу отсчета времени и по способу подвода энергии. Энергия рождается силой тяжести или запасается в скрученной упругой пружине, реже - поступает от химического источника или атомной батареи. Поднятая гиря, опускаясь под действием силы тяжести, вращает вал и связанные с ним шестерёнки и стрелки. Маятник отсчитывает равные промежутки времени. Вся эта механика не смогла бы работать в космическом пространстве - там невесомость. Наверное, вне поля земного тяготения не стали бы работать и старинные масляные часы, схему которых ты видишь вверху

- Ну, это больше для забавы, для развлечения знатных господ,- заметил Саша.- А полезное что-нибудь изобретали?

- Не скажи. Разве все это делалось только ради забавы? Польза тоже была. Ведь на таких автоматах отрабатывались важные вещи: принципы автоматического управления, технические решения. Возьми те же часы Кулибина. Источник энергии есть - это пружина; маятниковый регулятор хода есть; есть и программный механизм, который обеспечивает нужные действия в строго заданной последовательности.

Механические часы не обязательно изготавливались из металла. Доказательством служат карманные часы луковичной формы, все части которых, даже пружина, сработаны из дерева - дуба, самшита, бамбука. Таким часам, между прочим, не страшны самые сильные магнитные бури. Пружинные часы прекрасно чувствуют себя в космосе, отсутствие силы тяжести не мешает им показывать точное время. Вместо механического маятника в приборах точного времени все чаще применяют кварцевые источники электрических колебаний высокой, а главное, постоянной частоты

- А как это? Как задавалась программа действий механизма?

Николай Николаевич в ответ стал рисовать фломастером в альбоме, под "яичной фигурой" Кулибина, обыкновенную геометрическую фигуру - цилиндр.

Сегодня вряд ли кому-нибудь придет в голову совмещать современный прибор с фигурой слона, впряженного в повозку с шутливым изображением бога вина и виноделия Бахуса

- Вот цилиндр, или попросту барабан. Барабан равномерно вращался с помощью часового механизма. А программа задавалась выступающими из барабана этакими шпеньками - короткими стержнями. Посмотрим, как работала любая музыкальная шкатулка. Звук давали тонкие металлические пластинки; их было много, и каждая пластинка имела свое звучание.

Еще одни часы, изготовленные скорее для забавы, чем для дела. Работа Джеймса Кокса 'Павлин' - это сложнейший механизм

В альбоме над барабаном появилась косая гребенка.

- Что получится, если начать крутить барабан? - продолжал Николай Николаевич.- Шпеньки при вращении барабана будут задевать пластинки в нужной последовательности - послышится мелодия. Вместо барабана использовали и металлические круглые плоские диски с выступами вместо шпеньков. Диски были сменными. Такие музыкальные автоматы оставались в ходу еще в прошлом веке, пока их не вытеснил граммофон. А насчет промышленной автоматики - особый разговор. Придется открыть в нашем музее новый раздел.

На старой гравюре ( вверху справа ) показан главный секрет механических автоматов: вращающийся с постоянной скоростью программный барабан. Для привода миниатюрных устройств чаще всего применялись пружинные механизмы типа часовых. Но это могли быть и достаточно мощные водяные или паровые колёса, если требовалось приводить в движение массивные фигуры людей или играть на настоящем органе. На поверхности барабана имелись отверстия или короткие выступы-шпеньки. Это и была программа работы автомата. Совокупность выступов определяла последовательность движения фигурок или тех нот, которые нужно было сыграть. В музыкальных ящиках и шкатулках вместо барабана применялся другой программирующий элемент - металлический диск с выступами. Диски были сменными

Потом наступила эра граммофонов и патефонов. На этом возможности механических автоматов оказались исчерпанными. Говорят, лучшее - враг хорошего

В музыкальных ящиках и шкатулках вместо барабана применялся другой программирующий элемент - металлический диск с выступами. Диски были сменными

Появились монетные и проигрывающие автоматы. Они быстро завоевали американские кафе и дансинги. Всего за 5 центов танцор мог включить излюбленную мелодию. Кассета обычно вмещала в себя два десятка пластинок. Здесь еще не обошлось без механики. Стальная 'рука' брала нужную пластинку, переворачивала диски. А вместо патефонной пружины применялся электромотор. Колебания иглы преобразовывались в электрические колебания, которые затем усиливались ламповым электронным усилителем. Когда музыка кончалась, автомат убирал диск на отведенное для него место в кассете. Достаточно было нажать на кнопку под соответствующей надписью, чтобы поисковое устройство протянуло "руку" за новой пластинкой

С появлением электромузыкальных автоматов с мощными усилителями звука оркестр перестал быть необходимой частью любого танцевального вечера

Игрушки - хорошее подспорье для проверки и отработки на практике новых технических идей

И ниже, как эпиграф, поместил такие строки: "Не подлежит ни малейшему сомнению, что в восемнадцатом веке часы впервые подали мысль применить автоматы (и, в частности, пружинные) к производству". (Из письма К. Маркса Ф. Энгельсу.)

Заводные музыкальные игрушки XIX века

- Еще в начале восемнадцатого века, во времена Петра Первого, в России появился первый в мире токарный станок с автоматическим суппортом. Суппорт - это устройство для зажима резца. До этого резец перемещался вручную, а это требовало усилий, внимания, времени. Но главное - детали, обточенные на станке Нартова, выходили гладкими, чистыми и точно по требуемому размеру. Итак, рисуем силуэт токарного станка и стрелочкой укажем "суппорт Нартова". Из Англии Нартов писал царю: "...Доношу, что здесь я таких токарных мастеров, которые превзошли российских мастеров, не нашел..." На Западе станки с суппортом появились лишь семьдесят лет спустя. Ну а с появлением паровых машин было сделано важнейшее изобретение. Это...

Могучий современный токарный станок, конечно, мало чем напоминает музыкальный автомат. Но если вдуматься, то между ними обнаружится немало общего: те же электродвигатели и кнопочные 'станции', очень похожие на механические 'руки' и захваты для подачи заготовок и съема готовых деталей

'Самобеглая' коляска знаменитого русского изобретателя И. П. Кулибина, хранящаяся в Политехническом музее,- одна из первых попыток прорыва в будущее, сделанная еще в XVIII веке

А вот паровая машина англичанина Джеймса Уатта произвела переворот в технике. Наступила эра 'огнедышащих' двигателей. По преданию, Уатт в детстве слыл непоседливым мальчиком. Его поставили обслуживать неуклюжий насос Ньюкомена - 'атмосферную' паровую машину. Уатту вскоре надоело делать одни и те же движения, открывать и закрывать краны... Сообразительный мальчик соединил рукоятки кранов с колесом машины так, что они открывались и закрывались в нужное время автоматически

- Конечно, центробежный регулятор паровой машины,- догадался Саша.- Даже я прекрасно это знаю.

- Правильно. Об этом автомате рассказывают легенды. Будто бы мальчику Джеймсу Уатту, поставленному у паровой машины, было лень день-деньской открывать и закрывать краны, а хотелось побегать по двору и поиграть, вот он и соединил краны между собой веревочками, чтобы машина работала автоматически. Называют и другие имена. Известно точно только то, что свой знаменитый центробежный регулятор Уатт построил и испытал уже в зрелом возрасте. Идея Уатта заключалась вот в чем. Паровая машина должна иметь равномерный ход, значит, автомат обязан прибавлять, увеличивать подачу пара в цилиндры, если ход замедлится. И наоборот, если ход машины, вращение ее колеса, станет быстрым, автомат должен убавить подачу пара. Вот такую задачу решал Уатт.

Николай Николаевич быстро набросал схему: около шаров-грузов поставил единицу, у тяги - цифру два, у заслонки в паропроводе - три. Ниже он расшифровал: "1 - шары; 2 - тяга; 3 - заслонка".

Центробережный регулятор Уатта - одно из крупнейших изобретений в области автоматического регулирования. Паровая машина заработала сама,без постоянного вмешательства человека. Горел бы уголь да не иссякала вода в котле

'Мал золотник, да дорог'. Эта пословица как нельзя лучше отражает роль управления в любом деле. Ну, а паровая машина без золотникового клапана просто не будет работать. Золотник закрывает отверстия попеременно, и пар идет в разные полости цилиндра

На этой схеме показан клапан, конструкция которого была разработана талантливым изобретателем-самоучкой Ползуновым

К сожалению, работы Ползунова не получили признания. Начатое им дело заглохло. Спустя некоторое время Россия начала покупать и ввозить английские паровые машины

- Чем быстрее крутится вот эта ось, на которой грузы,- начал объяснять он,- тем больше отходят от нее эти грузы под действием центробежных сил. Грузы поднимаются и тянут стержень два, то есть тягу паровой заслонки. Заслонка прикрывается - в цилиндры машины поступает меньше пара. Ход машины от этого замедляется. Грузы немного опустятся, заслонка приоткроется и пропустит больше пара. Центробежный регулятор, таким образом, будет поддерживать нужную скорость вращения машины. Регуляторы этого типа до сих пор применяются в технике для автоматического поддержания нужной скорости вращения вала паровой машины, бензинового двигателя или дизеля. Чаще всего это нужно на электростанциях, а паровые машины на заводах и фабриках, да и на транспорте отошли в прошлое.

- Вот тебе и восемнадцатый век,-задумчиво сказал Саша,- какие экспонаты он дал для музея!

- Еще внесем автоматические станки для текстильной промышленности, например ткацкий станок француза Жаккара или "самопрядочную" машину Родиона Глинкова. Так и запишем, что он, "желая изобресть что-либо новое, в пользу общества служащее", предложил конструкцию прядильного автомата. Не забыть бы и автоматический регулятор уровня воды в котле "огне-действующей" машины Ползунова. Принцип его действия схож с уаттовским, только появился прибор на двадцать лет раньше. К сожалению, в России после Петра новинки приживались плохо. Ползунов умер за неделю до пуска своей машины, о его изобретениях тут же забыли, а потом стали покупать машины в Англии и Германии. Что же, посмотрим, чем можно пополнить коллекцию музея за счет века девятнадцатого.

Николай Николаевич взял с полки книгу, полистал и поставил на место, заглянул в энциклопедию и только после этого снова придвинул поближе альбом-музей.

- Пожалуй, одним из самых интересных экспонатов будет простенькое устройство, маленький приборчик. Но его изобретение сделало переворот в автоматике; прибор этот и сейчас еще не совсем сдал свои позиции. Дело связано уже не с чистой механикой, а с электротехникой. Попробуй угадать, что это за устройство?

- Нет, не угадал. Реле! Если взять кусок железа, обмотать проводом и пропустить через провод электрический ток, то железо превратится в магнит и будет притягивать к себе железные предметы. Электромагнитное реле может включать и выключать что-нибудь, например тот же электродвигатель. Рисую схему реле во всех деталях. Кстати, если поместить рамку в магнитное поле и пропустить через рамку ток, то она повернется. Инженер Шиллинг применил придуманное им реле с такой рамкой в первом телеграфе, и было все это в Петербурге еще в пушкинские времена. Принцип реле нашел применение и в автоматических телефонных станциях, и в вычислительной технике. Но не будем забегать вперед. Надо сперва пополнить наш раздел промышленной автоматики. Вот не знаю, как быть с торговыми автоматами. Первые образцы автоматических продавцов газет, сигар, открыток, шоколада, почтовых марок и прочего мелкого штучного товара создал Эверит в Лондоне в конце девятнадцатого века. Но относится ли эта техника к промышленной автоматике?

Однако Саша, не дослушав, быстро нарисовал шкаф с прорезью для монет, из которого веером вылетали шоколадки, билеты и открытки. Он даже стакан с газировкой нарисовал.

Электромагнитное реле - основа так называемой релейной автоматики. Устроено оно просто: якорь, электромагнит, контакты... Реле не потеряли своего значения и до сих пор широко используются в автоматических устройствах

Вся телефонная связь много десятилетий строилась на реле, которые заменили 'телефонных барышень' на станциях

Реликвийный телефонный аппарат 'Л. М. Эриксон'

Сейсмограф - автоматически действующий регистратор малейших колебаний земной коры. Священнослужители не пренебрегали достижениями науки и техники и широко применяли их в храмовом строительстве различных эффектов во время религиозных церемоний

Автоматика распахивала двери храмов еще в глубокой древности. Как работал скрытый механизм, естественно, никто не догадывался. Рождались легенды о чудесах

- А дальше я нарисую станок. Рядом с ним,или нет, лучше прямо на станке покажу ящичек и напишу: "Автоматика". А потом изображу много-много таких станочков. Вот так. Это будет автоматическая поточная линия. Но ведь ты говорил, что при автоматическом управлении станками работает электроника, компьютеры?

- Саша, ты поторопился. Электроника на лампах с откачанным воздухом стала развиваться давно, в начале нынешнего столетия. Электронные вакуумные приборы и сейчас еще в ходу, полной отставки они не получили. Но начиная с конца пятидесятых годов нашего века их потеснили полупроводники, транзисторы. Поэтому давай нарисуем повыше станка-автомата электронную лампу и транзистор. Тогда все будет верно. Об устройстве этих приборов у тебя есть представление?

Кассовый аппарат начала века

- В сложности, в научную терминологию пока глубоко вдаваться не будем. Всему своё время. Запомни: и лампа, и транзистор действуют подобно реле. Они могут включать и выключать, усиливать слабый электрический сигнал. Слабый электрический ток, проходящий по обмотке реле, управляет сильным током, который идет через его контакты. Примерно так же работает лампа. И транзистор тоже, только транзистор гораздо меньше лампы. Вот и транзистор нарисован. И еще - микросхема. Она одна работает за тысячи транзисторов. Что еще поместим в этот раздел?

- Верно. Но промышленные роботы редко похожи на человека. В науке говорят: не антропоморфны. Не то что андроиды Герона Александрийского или "швейцар" Альберта Великого. Промышленный робот сваривает между собой детали или доставляет их от станка к станку. У него могут быть руки-захваты и даже глаза - объективы телекамер или фотоэлементы. Существуют и роботы-сборщики. Например, часы из крохотных деталей собирают.

- Ну и нарисуй такого, с руками и глазами, и пусть он все же будет хоть капельку похож на человека. Ведь и такие были?

- Как же! Само слово "робот", правда, было придумано не инженером, а писателем. Это случилось давно, более полувека назад. Чешский драматург и писатель Карел Чапек сочинил тогда пьесу, в которой человекоподобные машины уничтожили своих создателей - людей. И захватили Землю... Но фантастика фантастикой, а робот английского профессора Гарри Мэя появился на свет еще в 1932 году и умел многое: вставать, садиться, поднимать и опускать руки, шевелить пальцами, говорить, свистеть, петь и стрелять из пистолета.

Из прихожей донесся звонок. Саша пошел открывать и вернулся с Никитой Пуховым - своим одноклассником.

Торговый автомат Герона для продажи воды

Европейский стандарт требует, чтобы цена любого товара с этикетки легко вводилась в компьютер. Для этого условные номера фирмы-производителя и видов товаров кодируются. Каждая десятичная цифра представляется группой черных и белых полосок. На снимке это цифра 0 - код типа магазина, 57627 - код фирмы, 52950 - код товара. Покупатель выбирает товар и на выходе из торгового зала 'предъявляет' его автомату. Фотосчитыватель кассы (см. схему слева) прочитывает коды, машина выбивает чек на нужную сумму

Центральный компьютер в любой момент может дать справку о выручке в целом или по отдельным видам товаров, о количестве проданных и оставшихся товаров. Можно также узнать, как идет товар той или иной фирмы

Транзистор заменил лампу, а микросхема - тысячи транзисторов. Миниатюризация, повышение плотности "упаковки" электроэлементов в одной микросхеме - одно из генеральных направлений развития электроники

Радиоуправляемая модель робота, изготовленная руками школьников

Он внимательно осмотрел все экспонаты музея и сказал:

- Мало, мало. Хотите, дополним музей? Во-первых, я читал, что у Герона были не только андроиды. У него был такой автомат, который открывал двери храма. Там, понимаете, разводили огонь, воздух нагревался, вытеснял воду. Вода лилась в сосуд, тот опускался - и готово дело. Во-вторых, нет раздела автоматов для обороны, для ракет и самолетов. И вообще не ясно, откуда взялось слово "андроид"?

Современная технология требует высокой культуры труда. От качества изготовления и тщательности контроля зависит качество электронной автоматики, а значит, и количество промышленных товаров на полках магазинов

Музыкальная семья

- Да, в нашей коллекции есть пробелы. Тут ты прав. Вот сюда, в восемнадцатый век, впишем имена швейцарских часовых дел мастеров Пьера Дро и его сына Анри. Они изготовили несколько интересных человекоподобных механизмов. Куклы Дро писали, рисовали, музицировали. Полагают, что слово "андроид" произошло от имени Анри Дро. А вот насчет военного раздела не знаю. Стоит ли? Может быть, лучше создадим раздел автоматически действующих вычислительных машин? Автоматика сегодняшнего дня все больше и больше становится цифровой, все теснее смыкается с вычислительной техникой… - Нужно и то и другое,- сказал Саша.- А что мы теряем? Давайте дадим хоть по нескольку автоматов в оба эти раздела.

Николай Николаевич кивнул в знак согласия и записал:

Потом он изобразил старинную пушку и вылетающее из ее ствола ядро. А рядом написал: "Скорость ядра?"

- Видите пушку? Чтобы определить качество орудия и стрелять точно, нужно знать начальную скорость ядра. Как это сделать? Изобретатель Константинов в сороковых годах прошлого века создал автоматически действующее устройство для измерения скорости полета ядра. Пробивая легкие щиты, ядро давало электрические сигналы на самописец. А скорость равна расстоянию, поделенному на время. Расстояние между щитами известно, время определялось разностью сигналов. Автомат Константинова среди устройств такого рода был первым в мире. Но более сложной задачей оказалось управление стрельбой корабельной артиллерии.

Электронная следящая система 'Пожар' умеет обнаруживать очаги возгорания и следить за любыми источниками света

Одна из первых автоматических систем для научных целей была создана Константиновым. С ее помощью измерялась начальная скорость ядра, вылетающего из ствола орудия. Самописец фиксировал время полета ядра между двумя щитами. А если известно расстояние и время, то вычислить скорость не составляет большого труда

На снимке - один из самых технически совершенных кораблей русского Балтийского флота начала века: линкор 'Слава'. В сражениях первой мировой войны он полностью оправдал свое название

- Еще бы,- заметил Никита,- корабль-то качается на волнах. Да и курс его меняется.

- В 1867 году,- продолжал Николай Николаевич,- в обстановке строжайшей тайны на неприступной плавучей батарее, которую так и назвали - "Не тронь меня", начались испытания первой в истории техники системы централизованного управления многими объектами. Все орудия корабля управлялись с центрального поста. Залп производился в любой момент - качка и изменение курса судна не влияли на стрельбу. Стволы пушек, как живые, следили за целью и имели заданный угол возвышения. А угол возвышения орудия определяет точное попадание снаряда в цель по дальности. Впоследствии такие системы получили название автоматического следящего синхронного привода.

- В конце прошлого века появились пулеметы,- напомнил Никита.- Надо нарисовать. Это экспонат важный. Пулеметы - это сила!

- Хорошо, сейчас сделаем. Парикмахер американец Хирам Максим изобрел пулемет. Вскоре пулеметы появились и в России. Отсюда и название с ударением на последнем слоге - "максим". Следующая волна изобретений в области военного дела связана с развитием авиации и ракетостроения. Что общего между автопилотом и системой управления ракетой?

- Они не дают свернуть с нужной линии полета,- сказал Саша.

- Верно. И техническая основа управления одна - нужно как-то запоминать эту самую линию, иначе самолет или ракета полетят не туда, куда следует. Что тут может помочь? Только гироскоп! Это, по сути дела, волчок. А у волчка есть удивительное свойство - устойчивость; он упрямо старается сохранить свое положение. Так и гироскоп. Ось гироскопа не меняет своего положения, как бы ни поворачивался корпус самолета или другого объекта. Остается преобразовать угол рассогласования между осью гироскопа и осью управляемого объекта в электрический сигнал и подать его на рулевые машинки. Чтобы удержать самолет или ракету строго на заданной линии полета и не дать крениться, нужно два гироскопических прибора - гирогоризонт и гировертикант. Это обеспечивает автоматическую стабилизацию летательного аппарата по всем трем осям: оси Т - тангажа, то есть горизонтальной; оси В - вращения вокруг продольной оси; и оси Р - рыскания, она вертикальна. Гиростабилизаторы применяют и на танках, чтобы пушка не качалась на ходу и стрельба получалась точной.

Военный морской флот оказался очень восприимчивым к новинкам технической мысли. Корабельные штурманы и артиллеристы активно осваивали автоматические приборы вождения корабля и управления огнем

Гироскоп, или попросту волчок,- сердцевина многих приборов, в том числе гирокомпасов. Без гирокомпасов сейчас не плавают и на парусниках

Детище американца Хирама Максима, парикмахера по профессии

Тому, кто готовит себя к профессии авиатора, космонавта или ракетчика, придется забыть о традиционных названиях трех осей пространства - икс, игрек и зет. Надо осваивать оси вращения, рыскания и тангажа: В, Р и Т

Гирогоризонт - это один из главных приборов управления полетом самолета или баллистической ракеты

При активном самонаведении ракета облучает цель и принимает отраженный от нее сигнал. При пассивном же самонаведении используется излучение самой цели

- А что такое самонаводящиеся ракеты? - задал вопрос Никита.

- О, это целая отрасль военной автоматики. Еще в первую мировую войну делались попытки создания самонаводящихся торпед. Сейчас во многих армиях мира имеется немало образцов самонаводящихся снарядов, авиабомб, торпед и ракет. В принципе самонаведение может быть активным или пассивным. Активное самонаведение предусматривает облучение цели лазером или радиолокатором. Устройство самонаведения ловит отраженный от цели сигнал и вырабатывает нужные команды управления. При пассивном самонаведении цель ничем не облучается. Наоборот, приемник головки самонаведения ловит излучение самой цели. Это может быть, например, шум винтов корабля, рассекающих воду. Самолеты, пушки и танки излучают тепло. Вот на это тепло и летит ракета.

- Но ведь можно и обмануть такую торпеду или ракету,- заявил Саша,- привязать к кораблю на длинном тросе какую-нибудь штуку, которая шумит сильнее, чем сам корабль.

- Зажечь около танка костер,- подхватил Никита.

- Это все можно, и подобные тепловые и звуковые ловушки устраиваются,- ответил Николай Николаевич,- но и автоматика оружия нападения становится все умнее и хитрее, ракеты уже не идут на ловушки, они умеют отличать истинную цель от ложной. С автоматикой нужно бороться с помощью более высокой автоматики, а не кострами. Раньше военные изобретатели и инженеры соревновались больше в области мощности моторов, калибра пушек, размеров кораблей и самолетов. Сейчас преимущество в бою получит тот, у кого совершеннее автоматика. Англичане в прошлом десятилетии во время захвата Мальвинских островов высадили на берег всего три тысячи человек против тринадцатитысячного аргентинского гарнизона. Однако они победили - их самонаводящиеся ракеты вывели из строя много аргентинских пушек, танков, самолетов и радиолокаторов. Но и на вооружении аргентинской авиации было несколько французских самолетов, вооруженных ракетами "Экзосет". Одну из них летчик выпустил, не долетев почти ста километров до английской эскадры. Выпустил и тут же повернул самолет на свой аэродром. А ракета летела, прижавшись к бушующим волнам Атлантики. Средства противовоздушной обороны не могли ее обнаружить - она вылетела из-за горизонта на высоте четырех метров и пустила на дно новейший английский эсминец. Вот вам роль автоматики в военном деле.

Пассивные помехи

Тактический зенитно-ракетный комплекс предназначен для борьбы с низколетящими самолетами, вертолетами, крылатыми ракетами и другими целями. Комплекс включает в себя все, что нужно: пусковые установки, радиолокаторы обнаружения цели и наведения на нее зенитных ракет. В корпусе бронетранспортера имеется и достаточно мощная электростанция для питания всех систем комплекса

Вот как выглядят современные образцы высокоавтоматизированной иностранной боевой техники. Сложнейшие системы управления скрыты в отсеках ракеты

А вот часть устройств таких систем видна на снимке эсминца: это открытые или защищенные обтекателями антенны радаров

Пока Николай Николаевич рассказывал, Саша успел нарисовать бомбу, торпеду и снаряд, он обвел их овалом и написал: "Самонаводящиеся". Николай Николаевич посмотрел и пририсовал крылатую ракету.

- Автоматика применяется и в связи, и в медицине, и на железных дорогах, и в энергетике, не говоря о космических исследованиях,- продолжал Николай Николаевич,- наш музей еще будет расти. Вы собрались гулять? Ну и ступайте. На сегодня хватит.

- А как же раздел вычислительной техники? - возразил Никита.- Мы же хотели и в него дать пару-тройку экспонатов.

- Пожалуй.- Николай Николаевич заглянул в книгу и в задумчивости покачал головой.- Обычно историю развития вычислительной техники начинают с суммирующей машины Паскаля, построенной еще в первой половине семнадцатого века. Но вряд ли ее можно отнести к автоматам, как и все прочие механические арифмометры, ведь они не были самодействующими устройствами и не работали автоматически по заданной программе, как музыкальные шкатулки или андроиды. Первый настоящий автомат для вычислений появился в Англии в начале девятнадцатого столетия. Профессор Чарльз Бэббидж построил машину, которую назвал "Аналитической". Ее устройство сам Бэббидж обычно сравнивал с мельницей. "В машине три части,- говорил он,- как и в мельнице - есть жернова, склад и мельник". Действительно, вычислительная машина похожа на мельницу. Жерновами, "перемалывающими" числа, является арифметическое устройство. Складом - запоминающее устройство. А мельник всем распоряжается. В машине есть подобный командир - это устройство управления. На складе хранится как "зерно", так и готовая продукция - "мука". Устройство управления обеспечивает строгий порядок работы машины - как мельник на мельнице определяет, когда взять очередной мешок с зерном и когда отправлять на склад муку. Самое интересное заключалось в том, что программа - нужный порядок работы - заносилась в запоминающее устройство наряду с исходными числами и результатами вычислений. Программу же можно было ввести какую угодно, достаточно было взять новую перфоленту, то есть бумажную ленту с отверстиями.

Страницы не хватит, чтобы только перечислить приборы и устройства автоматики, которые установлены на французском истребителе-бомбардировщике. Во-первых, они обеспечивают работу силовой двигательной установки. Во-вторых, помогают взлететь, лечь на заданный курс, а затем благополучно вернуться на аэродром и совершить посадку с помощью радара. В-третьих, обеспечивают поиск цели, подготовку бортового оружия и его успешное применение

Автоматы поддерживают связь и помогают отличить свой самолет от чужого, контролируют работу всех механизмов. Если летчику потребуется покинуть самолет, сработает автоматика катапультирования и открытия парашюта. Наконец, может случиться авария в воздухе или на земле. 'Черный ящик', заполненный приборами-автоматами, расскажет все, как было, вплоть до мельчайших подробностей

Ниже надписи "Вычислительная техника" появилась схема из трех квадратов, соединенных стрелками. Внутри квадратов Николай Николаевич записал "память (запоминающее устройство)", "арифметическое устройство" и "устройство управления".

Когда-то механические арифмометры казались чудом вычислительной техники. 'Виктор' и 'Феликс'! Только дедушки и бабушки могут припомнить, как работалось на таких машинах

Так выглядела первая крупная вычислительная машина. В качестве счетных элементов в ней использовались обычные телефонные реле

- Эти три основные части есть и в любой современной вычислительной машине. Микропроцессор как раз и состоит из арифметического устройства и устройства управления. Если к нему добавить память, получится микроЭВМ. Чтобы она работала, конечно же, нужно и питание - миниатюрная батарейка,- закончил свой рассказ Николай Николаевич.

- Послушай, пап, а что стало с машиной Бэббиджа? - спросил Саша.- Таких, как она, много выпустили?

- Нет. В то время еще не было особой потребности в больших и точных вычислительных работах. Современники не заинтересовались изобретением Бэббиджа, а его машину назвали "чудачеством". Другая судьба ожидала арифмометр петербургского инженера-механика Однера. Его конструкция оказалась удачной и получила массовое распространение и всемирное признание. До середины нашего столетия арифмометры с "колесами Однера" были вне конкуренции. И все же арифмометры не имели автоматического программного управления. Все вычисления с их помощью делались медленно. О "чудачестве" Бэббиджа ученые вспомнили в сороковых годах нашего столетия, во время второй мировой войны. Тогда и появились первые быстродействующие электронные вычислительные машины - ЭВМ. Они собирались из электронных ламп. Это было первое поколение электронных вычислительных машин. Не прошло и десяти - пятнадцати лет, как появились машины второго поколения - на транзисторах. Полупроводниковые приборы заменили громоздкие и "прожорливые" лампы. Еще десятилетие понадобилось, чтобы перейти к новой технологии и научиться делать надежные микросхемы. О них мы уже вели разговор. Машины на микросхемах были названы ЭВМ третьего поколения. А сейчас вместо них появились вычислительные машины четвертого поколения. Микросхемы для них еще больше "похудели", потеряли в весе и в аппетите - на электропитание, конечно. Возможности же их возросли многократно.

ЭВМ прошлого века...

На блочной схеме ЭВМ выглядит просто

Такие микросхемы называют большими или даже сверхбольшими, хотя каждая микросхема размером не больше ногтя.

Ну вот, и этот раздел музея не пуст. Идите гулять, а как-нибудь еще потолкуем об этих автоматах, что шахматистов-разрядников обыгрывают, да еще в такую игру, которая требует ясного мышления, находчивости, внимания, хорошей памяти и больших знаний.