Историки техники подсчитали, что на звание изобретателя автомобиля в XIX в. претендовали
411 человек. Но творения этой армии умельцев ещё трудно было назвать автомобилями. Теперь
можно утверждать, что автомобиль изобретён в 1885 г., а честь его создания принадлежит сразу
двум немецким инженерам — Готлибу Даймлеру и Карлу Бенцу.
Оба изобретателя независимо друг от друга построили в том знаменательном году
«самодвижущиеся повозки», и оба получили на них патенты. Интересно, что Даймлер и Бенц
никогда не встречались, хотя города Штутгарт и Мангейм, где они жили, разделяет менее 100
км.
Готлиб Даймлер (1834—1900) увлёкся машинами ещё в детстве. Главным техническим
достижением в то время были паровозы; поступив в Высшее политехническое училище в
Штутгарте, будущий изобретатель обстоятельно изучил их устройство. После окончания
учебного заведения Даймлер работал на машиностроительных заводах Германии и Англии.
Постепенно он пришёл к убеждению: можно построить самоходный экипаж и для движения по
обычной дороге. Требовалось только создать надёжный двигатель.
Похожим был путь Карла Бенца (1844—1929). По окончании политехнического училища он
работал на паровозостроительном заводе, затем в техническом бюро в Мангейме. Как написал впоследствии Бенц в книге «Мой жизненный путь и мои изобретения», даже самая интересная работа, которую ему приходилось тогда делать, «не могла заменить осуществление мечты о безлошадном экипаже». Как и Даймлер, Бенц пришёл к выводу о необходимости коренного усовершенствования двигателей.

По назначению, характеру работы, конструкции, даже количеству наименований существует великое множество разных легковых автомобилей. И в то же время у них есть много общего. По компоновке — так называют взаимное расположение в автомобиле важнейших агрегатов и узлов — различают четыре вида легковых моделей. При классической компоновке двигатель находится впереди, а ведущие колёса — задние, как у «Волги» или «Москвича». В случае заднемоторной компоновки двигатель объединён в блок с коробкой передач и главной передачей и размещён в хвостовой части автомобиля. При этом ведущие колёса — задние («Запорожец», «Фольксваген-Жук»).
Важнейшим принципиальным решением в последние годы стал почти всеобщий переход на легковые автомобили с передними ведущими колёсами. От двигателя к ним идёт гораздо более короткая, а значит лёгкая, передача, чем при классической компоновке автомобиля. Конструкция с передним приводом дешевле в изготовлении. Кроме того, она делает автомобиль более безопасным. При задних ведущих колёсах сила тяги (толкающее усилие) на поворотах направлена по касательной к траектории движения машины и стремится сместить заднюю часть автомобиля наружу относительно дуги поворота. А сила тяги передних ведущих колёс постоянно направлена по ходу машины и «тащит» её по выбранному пути. В переднеприводном автомобиле силовой агрегат размещается обычно поперёк моторного отсека, позволяя максимально использовать внутренний объём кузова. Лишь небольшое число фирм, выпускающих главным образом представительские и спортивные модели, сохраняют верность схеме с задними ведущими колёсами. Полноприводная компоновка предусматривает размещение двигателя в носовой части машины. Ведущими служат все четыре колеса («Нива», «Субару»). Эта компоновка применяется не только на внедорожных автомобилях повышенной проходимости, но и на обычных
(городских) моделях.
Основой автомобиля является кузов, в нём размещаются пассажиры и поклажа. Большинство
современных легковых автомобилей не имеет рамы, их агрегаты, включая подвеску колёс, крепятся к кузову. В нужных местах он усилен и воспринимает все нагрузки. Потому кузов и называется несущим. Многообразие типов автомобильных кузовов, существовавшее ещё в середине XX в., в настоящее время свелось лишь к нескольким разновидностям. Наиболее распространены кузова типа «седан» — закрытые, с двумя или четырьмя дверями и отдельным багажником. В конце 60-х гг. вошёл в обиход кузов типа «хэтчбек» (от англ. hatch back — «кривая спина»). В нём три или пять дверей, багажник, общий с салоном. Сложив задние сиденья, машину легко превратить в грузовой фургон. Отдельного багажника у хэтчбека нет, как и у универсала. Последний чаще всего бывает пятидверным, но он заметно вместительнее, чем хэтчбек. Пятая дверь у универсала и хэтчбека находится в задней стенке кузова. Менее распространены автомобили с кузовами типа «кабриолет» {фр. cabriolet) — двух- и пятиместные. По желанию водителя их матерчатый тент с дугами складывается или поднимается гидравлическим устройством. С кузовами типа «кабриолет» нередко выпускаются спортивные модели. Среди спортивных автомобилей встречаются также купе — двухдверная, двух- или четырёхместная машина с покатой, для лучшей обтекаемости, задней стенкой и родстер — с открытым кузовом. До сих пор сохраняет популярность лимузин. Он закрытый, четырёхдверный, с двумя или даже тремя рядами сидений. Позади спинок передних сидений обязательно есть подъёмная стеклянная перегородка. Такие кузова можно видеть на представительских моделях. Изготовленный из тонких стальных панелей, несущий кузов легко ржавеет и теряет прочность. И когда выходит из строя этот «скелет», легковой автомобиль как таковой уже не существует. В последние годы несущие кузова делают из стали, покрытой с обеих сторон слоем цинка. Он хорошо противостоит ржавлению, и кузов служит десять лет и более. На кузов современного легкового автомобиля приходится почти половина его стоимости. Органическая часть кузова — узлы и детали, благодаря которым в салоне создаётся комфорт для водителя и пассажиров. Это удобные сиденья с механизмами для их регулировки (нередко с «памятью»), стеклоподъёмники и замки в дверях (часто с электроприводом), сложная система отопления и вентиляции, порой дополненная кондиционером. Даже если автомобиль не имеет радиоприёмника, в конструкцию его кузова, как правило, заложена аудиопроводка. Иными словами, в машине предусмотрены антенна, подключение питания приёмника, места для динамиков. На панели приборов находятся разнообразные кнопки, тумблеры, переключатели, рычажки для управления системами автомобиля. В кузове монтируются хитроумные противоугонные устройства, открывающийся люк в крыше и т. п. Конструкция кузова такова, что он не наносит травм водителю и пассажирам, а, напротив, служит защитным каркасом. Это как бы клетка безопасности. Капот двигателя, крылья, вспомогательные детали во время аварии деформируются, поглощая энергию удара. Клетка же безопасности деформироваться не должна. Предусмотрено, чтобы находящиеся в машине люди не получали травмы от ударов о детали интерьера, рулевую колонку, стойки кузова, не могли вылететь в распахнувшиеся двери или разбитые окна. Ремни безопасности удерживают водителя и пассажиров на своих местах, а надувные подушки безопасности предохраняют голову, плечи, корпус от ударов. Конструкция замков в дверях не даёт им распахнуться, а встроенные внутрь дверей брусья защищают при боковом ударе.
Неудивительно, что сегодня существуют многочисленные и достаточно жёсткие международные требования безопасности, которым должны соответствовать все автомобили. Проверка, насколько конструкция машины отвечает этим требованиям, называется сертифицированием.
Кузов автомобиля изготовляется с высокой степенью точности. В противном случае двери не войдут в предназначенные для них проёмы, передние и задние стёкла провалятся в кузов, а колёса, даже в исходном положении, будут стоять вкривь и вкось. Для точного изготовления кузовов сейчас применяют роботы с электронным
управлением. Собранный и сваренный кузов проверяют лазерными щупами во многих точках.
В результате все кузова из года в год сотнями тысяч делаются одинаково точно.
Двигатели, электрооборудование, тормоза, радиаторы, приборы, стёкла, сиденья, колёса, шины
и множество других узлов и деталей автомобильные заводы зачастую сами не производят. Их получают от других предприятий, называемых смежниками. Конструкция автомобильных узлов и деталей становится всё более сложной, в частности из-за стремления инженеров избавить владельца от регулировки, контроля и обслуживания автомобиля. Например, гидравлические компенсаторы в приводе клапанов, автоматические натяжители ремней и цепей, специальное устройство тормозов делают ненужной их регулировку. При переключении передач водителю приходится согласованно действовать рычагом коробки передач и двумя педалями — сцепления и газа. Это самый сложный элемент в управлении автомобилем. В конце 30-х гг. появились коробки передач, которые переключаются автоматически (без участия водителя), реагируя на изменение работы двигателя. Их основа — гидротрансформатор, или гидромеханическая трансмиссия. В автоматической коробке передач нет привычных шестерёнок. Автомобильный мотор вращает насос, подающий масло на
турбину, а она связана с колёсами. В зависимости от режима работы мотора масло может течь
под малым давлением с большой скоростью (машина быстро едет по ровной дороге) или под
большим давлением с малой скоростью (автомобиль медленно взбирается в гору или
преодолевает препятствие).
Новейшие автоматические коробки передач оснащены также и механизмом переключения
скоростей вручную. Водитель может проехать часть пути, включая передачи так, как он
привык. Запоминающее устройство закладывает манеру его вождения (скоростную,
экономичную, спокойную) в память микропроцессора, который в дальнейшем и будет вести
автомобиль в том стиле, как это делалось вручную.
Специальное устройство — круиз-контроль — позволяет машине, подобно самолёту,
работающему на автопилоте, двигаться с заданной скоростью без участия водителя. Датчик дождя распознаёт первые капли на ветровом стекле и сам включает стеклоочиститель, щётки
которого работают тем быстрее, чем сильнее дождь. Водитель же сосредоточен только на
управлении автомобилем.
На многих моделях теперь есть бортовой компьютер. Он сообщает водителю (цифрами и
словами на дисплее), каков в данный момент расход топлива и на сколько километров хватит
его запаса в бензобаке, а также может назвать кратчайший путь до пункта назначения. Если же
компьютер подключён к информационной сети дорожной службы, он даёт знать о пробках и
авариях на маршруте, указывает объезды. Тот же бортовой компьютер информирует о
неполадках в машине, о приближении срока техобслуживания.
Очень плотный дорожный поток в крупных городах и на загородных магистралях, высокие
скорости движения стали причиной того, что в современных автомобилях всё большее
внимание уделяется безопасности движения. И в первую очередь повышению устойчивости и
управляемости автомобиля.
Не следует думать, что если машина не переворачивается на поворотах, то она устойчива. Под
устойчивостью инженеры понимают способность автомобиля самостоятельно, без участия
водителя, сохранять заданное ей направление движения. Управляемость вовсе не означает
свойство рулевого управления быть лёгким или тяжёлым. Нет, это способность автомобиля
точно выполнять команды водителя.
Часто рулевое управление автомобиля снабжено гидравлическим, реже — электрическим
усилителем руля. Однако при высокой скорости помощь водителю со стороны усилителя
оказывается вредной: водитель должен быстро, без задержек отдавать команды машине рулём. Поэтому появились усилители руля прогрессивного действия — чем выше скорость, тем меньше «физическая помощь», и наоборот.
Существуют и автоматически действующие устройства, которые без участия водителя корректируют заданную им машине траекторию движения, или, иными словами, обеспечивают так называемую курсовую устойчивость.
Есть ещё одно устройство, которое сравнительно недавно получило право на жизнь во многих автомобилях, — это антиблокировочная система в приводе тормозов (АБС). Как только колесо при торможении перестаёт вращаться — скользит по дороге, оставаясь неподвижным, оно уже не помогает уменьшать скорость автомобиля. Опытный водитель чувствует начало блокировки колёс и сразу ослабляет нажатие на педаль тормоза. Теперь распознавание блокировки — забота автоматически работающего устройства. Оно, как и все перечисленные здесь автоматические приборы и системы, управляется микропроцессорами. Электронная система через датчики получает встречные сигналы от исполнительных механизмов, сверяет их с наиболее эффективными вариантами действий в каждой ситуации и отдаёт нужные команды. Совсем недавно электроника и работающие на её принципе приборы казались не выходящими за рамки научных исследований и не имеющими прикладного значения. Но развитие науки и техники идёт столь быстро, что в современном автомобиле уже почти нет узлов и систем, которые обходились бы без электроники. Один из ярких тому примеров — подача топлива в цилиндры двигателя. В них поступают пары бензина, смешанные в определённой пропорции с воздухом (рабочая смесь). Обычно топливо распыляется в карбюраторе благодаря разрежению (вакууму) во впускных каналах цилиндров. Но сегодня для образования рабочей смеси топливо чаще распыляют под давлением. Оно впрыскивается либо во впускные каналы (многоточечный впрыск), либо в общую, перед каналами, впускную трубу, или коллектор (одноточечный впрыск), либо прямо в цилиндр (непосредственный впрыск). Согласует работу системы микропроцессор. Для распыления топлива служат форсунка (от англ. force — «нагнетать») или инжектор (фр. injecteur, от лат. injicio — «вбрасываю»).
Происходят изменения в конструкции отдельных узлов автомобиля, позволяющие сделать их работу более экономичной и эффективной. Например, всё чаще используется система турбонаддува, или — в просторечии — турбо. Чем больше кислорода поступает в цилиндры двигателя, тем полнее сжигается топливо, тем более высокую мощность можно получить. Воздух в цилиндры нагнетает центробежный насос, на работу которого затрачивается часть мощности двигателя. В системе турбонаддува эти затраты исключены. Здесь используется энергия отработавших газов. Они вращают миниатюрную газовую турбину, от которой и работает насос.
Для замедления хода и остановки автомобиля долгое время использовались барабанные тормоза. На колесе укреплён барабан, к которому прижимаются неподвижные колодки, замедляя его вращение. В последние десятилетия XX в. получили распространение дисковые тормоза. На колесе стоит диск, при торможении зажимаемый колодками. Дисковые тормоза лучше охлаждаются и меньше пачкаются, чем барабанные. Поэтому с увеличением массы и скорости современных автомобилей предпочтение отдаётся дисковым тормозам. Становятся легче колёса. При их изготовлении вместо стали начинают использовать алюминиевые сплавы, которые к тому же хорошо отводят тепло от тормозов. Гидравлические шины на колёсах автомобилей в большинстве случаев состоят из кольцевой резиновой камеры, заполняемой сжатым воздухом, и собственно шины, или покрышки. В последнее время часто применяются бескамерные шины. На стыке шины и колеса обеспечивается герметичность, что предотвращает утечку сжатого воздуха. Одно из важных изобретений конца столетия — каталитические нейтрализаторы, разлагающие вредные примеси в выхлопных газах на безопасные вещества. Для ускорения реакции разложения на внутреннюю поверхность нейтрализатора наносится тончайший слой платины или родия, которые служат катализаторами.

Легковые автомобили подразделяются на несколько категорий: общего назначения четырёх классов — сверхмалый (микролитражные, или сверхмалые, автомобили), малый, средний и высший (к нему относятся представительские машины); спортивные; внедорожные (известные как джипы); мини-вэны (от англ. van — «фургон»; это своеобразный гибрид микроавтобуса, фургона и машины с кузовом типа «универсал»).
Автомобили общего назначения — самая массовая категория. Они универсальны, т. е. пригодны для перевозки пассажиров и багажа по дорогам с твёрдым покрытием. Машины рассчитаны на четыре-пять человек, и их нередко называют семейными.
Такие автомобили могут иметь кузова разных типов: закрытый (седан, хэтчбек, лимузин), открытый (кабриолет, фаэтон, ландоле), грузопассажирский (называемый нередко универсалом). Но все они предназначены для езды по городским улицам или автомагистралям. Довольно распространены сейчас спортивные модели. Они используются не только в спортивных соревнованиях, но и для повседневных нужд. Современная спортивная машина может быть двухместной и даже четырёх-пятиместной,
открытой или закрытой, но обязательно комфортабельной. По максимальной скорости, времени
разгона с места до определённой скорости, тормозным качествам, точности исполнения команд
водителя (т. е. по управляемости) она должна непременно превосходить легковые автомобили,
близкие к ней по рабочему объёму двигателя. Иногда специализированные автомобильные
фирмы переделывают обычные машины в спортивные.
Особняком стоят гоночные автомобили. Они предназначаются исключительно для участия в
соревнованиях.
Внедорожные автомобили могут передвигаться не только по дорогам с твёрдым покрытием, но
и по грунтовым и лесным дорогам, по снегу и грязи. Поэтому в их конструкции предусмотрен
привод на все колёса, иногда лебёдка для самовытаскивания. Кузов и рама обычно весьма
прочные, а дорожный просвет должен быть равен 0,18—0,25 м, чтобы автомобиль мог
беспрепятственно преодолевать неровности почвы.
И, наконец, нельзя не сказать об автомобилях, которые сравнительно недавно появились на
дорогах, — о мини-вэнах. Эти машины легко трансформируются из легкового автомобиля
общего назначения в микроавтобус или небольшой фургон. Достигается такое превращение
благодаря возможности сложить (убрать в пол) один или два ряда сидений или развернуть их
на 180°. К тому же у мини-вэна потолок кузова довольно высокий, и в салоне удаётся встать
почти в полный рост или максимально загрузить машину — «под потолок». Таким образом,
область применения мини-вэнов может быть непривычно широкой.
Что касается армейских легковых автомобилей, то нередко они представляют собой джипы,
оснащённые специальным оборудованием.
Немало предприятий, правда, небольших, делают репликары, т.е. копии (реплики) старинных
машин. Но это копии лишь по внешнему виду. Двигатель и другие узлы, как правило,
заимствуются у современных машин.
Есть ещё одна разновидность легковых автомобилей — хот-роды (от англ. hot rod — «горячая
палка»). Они представляют собой существенно переделанные старинные машины со
сверхмощными моторами, множеством хромированных деталей и причудливым оформлением.
Серийно их не выпускают, обычно это самоделки.

Если автор технической идеи хочет защитить свою интеллектуальную собственность, он
должен подать заявку в патентное ведомство. Такие ведомства существуют во многих странах
мира, и каждое действует по своим законам и правилам. В 1973 г. представители ряда стран
заключили в Мюнхене Европейскую патентную конвенцию. Теперь можно, подав одну заявку в
Европейское патентное ведомство, получить патент, который будет действителен сразу в нескольких странах — участницах конвенции. В России национальная система охраны прав изобретателей действует по Патентному закону Российской Федерации, принятому в 1992 г.
Дата регистрации заявки на промышленную собственность определяет приоритет (от лат. prioritat — «первый», «старший»). В истории техники есть много примеров того, что незначительное опоздание стоило изобретателю авторства. До сих пор специалисты доказывают, что радиосвязь первым изобрёл русский учёный А. С. Попов, а не итальянский радиотехник Г. Маркони. Попов первым продемонстрировал радиопередатчик, но Маркони опередил его в регистрации идеи, и поэтому в глазах всего мира именно он — первый. Прежде чем удостоверить приоритет и выдать патент, эксперты должны проверить, отвечает ли заявка требованиям патентоспособности. Таких требований три:
новизна, изобретательский уровень и промышленная применимость. Эксперты признают
новым только такое техническое решение, сведений о котором нет ни в одном источнике
информации. Это требование очень жёсткое. Изобретательский уровень оценивают для того, чтобы удостоверить
новаторский характер решения. По этому признаку различают усовершенствования и
изобретения. Промышленная применимость изобретения или полезной модели означает
возможность использовать её в промышленности, сельском хозяйстве или в других областях
деятельности.

Вы построили или купили дом и живёте в нём. Он — ваш. Друзья подарили перочинный ножик
— он тоже стал вашим имуществом. А если вы придумали песню, сочинили стихотворение,
разработали программу для компьютера или создали электронную базу данных? Вы
придумали, значит, они ваши! Только называется такая собственность по-другому —
интеллектуальная (от лат. intellectualis — «умственный»).
Особый вид интеллектуального труда — техническое творчество. Это изобретение новых
механизмов, машин, материалов, способов их изготовления и т. д. Собственность на новые
технические решения называется промышленной. Как и всякая другая, она находится под
защитой закона.
Промышленную собственность можно оформить как изобретение, полезную модель,
промышленный образец, товарный знак.
Новое техническое решение признаётся изобретением в том случае, если автор предлагает не
просто некоторое изменение или полезное, но несущественное усовершенствование уже
известного технического устройства, а нечто значительно от него отличающееся. Решение,
воплощённое в металле, дереве или другом материале, называют полезной моделью. Будущее изделие,
например стиральная машина, должно не только хорошо работать, но и иметь привлекательный
внешний вид, быть удобным в использовании. Поэтому конструктор и художник вместе
работают над промышленным образцом (определяют внешнюю форму, цветовое решение,
расположение органов управления и т. д.), который пойдёт в производство.
На изделиях и в технической документации часто размещают особые товарные знаки, по
которым можно узнать фирму (или лицо), выпустившую товар или оказывающую технические
услуги. Эти обозначения могут быть признаны промышленной собственностью заявителя.
После их регистрации никто уже не имеет права применять те же обозначения.
Ставить товарные знаки на изделие не обязанность, а право изготовителя. Им весьма охотно
пользуются фирмы, продукция которых завоевала или может завоевать популярность.

Ремесленник Средневековья делал всю свою продукцию сам, от начала до конца. Заказов было
немного, и работали не спеша. Когда же потребовалось расширить производство, рабочий
процесс разбили на ряд операций, поручив их выполнение разным мастерам. А чтобы избежать
ненужных пауз, изделия стали подавать к рабочим местам, оборудованным нужными
приспособлениями. Так возник конвейер (англ. conveyer, от convey — «перевозить»).
В нашей стране первое конвейерное производство наладил Пётр I, создавая российский флот.
На верфях петербургского Адмиралтейства строящиеся галеры последовательно «проезжали»
мимо бригад плотников, и каждая ставила свои детали. Готовые суда одно за другим
спускались на воды Невы.
Создателем конвейера в современном его виде считают американского инженера и
предпринимателя, «автомобильного короля» Генри Форда (1863—1947). На его автомобильных
заводах впервые все технологические операции, начиная с отливки первых деталей и кончая
сборкой готовых машин, выполнялись на конвейере. Операции были упрощены до предела:
каждый рабочий делал два-три, а то и одно движение (например, закручивал гайку). Со временем стало очевидно, что этот путь наращивания производства ведёт в тупик. Во-первых, превращать людей в детали машины нельзя. А во-вторых, возможности человека ограничены, и в первую очередь тем, что двигаться очень быстро он не может. Технический прогресс люди чаще всего отождествляют со скоростью, причём не только перемещения. Не менее важно, насколько быстро изготовляется продукция. Число сделанных в час деталей — это «скорость» станка, или его производительность. Чем выше производительность одного станка, тем больше цех, завод, фабрика выпустят нужных вещей — утюгов, машин, самолётов и т. д. Работа предприятия зависит ещё от одной «скорости». Деталь обрабатывают на разных станках — каждый выполняет свою операцию (точит, режет, шлифует и т. д.). Чтобы деталь добралась до очередного пункта, нужно время.
Казалось бы, увеличить производительность завода просто: требуется лишь сократить время обработки и транспортировки. Однако станок может работать быстрее до определённого предела: инструменты при большой скорости нагреваются из-за трения и потому ломаются. А ускорять процесс транспортировки внутри цеха нерационально — расстояния ведь небольшие. Может быть, выход заключается в объединении обработки и транспортировки? Весь технологический процесс следует разбить на элементарные операции, каждую из которых будет выполнять один инструмент. Технически осуществить это нетрудно. Например, нужно расположить деталь на постоянно движущемся конвейере, а инструмент на подвеске пусть какое-то время (необходимое для совершения операции) её «сопровождает», а затем возвращается назад.
Скорость обработки, безусловно, возрастёт, но обратное движение инструмента окажется непроизводительной тратой времени. Если заставить инструмент непрерывно двигаться по замкнутой траектории, предпочтительнее по кольцу, а деталь — огибать это кольцо, потерь
времени не будет.
Эту идею предложил молодой инженер Л.Н. Кошкин (1912—1992).
Решать Кошкину пришлось конкретную и крайне насущную задачу, нужны были патроны.
Много, очень много патронов.
Весь процесс изготовления патрона — отливка и обточка пули, вытяжка стакана гильзы из
листовой заготовки, установка капсюля, заполнение порохом, окончательная сборка — был
разбит на ряд элементарных операций, каждую из которых выполнял один инструмент за одно
движение. И для каждой такой операции — штамповки, обточки, сверления, сборки,
наполнения ёмкости — предназначался отдельный механизм, выполненный в виде ротора. За
время полного его оборота операция заканчивалась, и деталь подхватывал другой ротор —
транспортный, связанный с рабочим. Он подавал деталь на следующий ротор для другой
операции. Двигаясь по такой роторной линии, заготовка постепенно превращалась в готовое
изделие.
Роторная линия имеет огромную производительность, но обладает существенными
недостатками. Число производимых операций ограничено; их последовательность и время выполнения каждой операции жёстко заданы. Перенастраивать роторные линии на другую работу
практически невозможно. Поэтому их используют для непрерывного производства однотипных
изделий — электрических ламп, патронов, авторучек, одноразовых шприцев.
Гораздо более гибкими оказались роторно-конвейерные линии. Детали на них передвигаются
конвейером, огибающим рабочие роторы. Технологический процесс определяется
тем, какие роторы и в какой последовательности проходит деталь. Изменяя путь конвейера,
можно в широких пределах менять способы и последовательность её обработки.
В научно-производственном объединении «Ротор» были проведены специальные изыскания,
которые показали, что роторно-конвейерные линии способны обеспечить выпуск около 30 %
всех наименований узлов, деталей, изделий, производимых промышленностью.

В современной культуре слово «дизайн» (от англ. design — «замысел», «проект», «чертёж», «рисунок») служит международным термином, который обозначает весь спектр деятельности по созданию нового изделия или даже программы, например рекламной кампании. В России были попытки заменить понятие «дизайн» на «художественное конструирование». Однако этот термин не прижился, так как не соответствует сути данной деятельности.
Предшественниками современных специалистов по дизайну можно назвать ремесленников. Они изготовляли предметы повседневного спроса, орудия труда, оружие. Каждый стремился сделать свой товар привлекательным для покупателя, был и конструктором, и технологом, и художником в одном лице.
С возникновением массового производства в конце XIX — начале XX в. промышленная продукция утратила многие положительные качества ремесленных изделий. Она стала безликой, некрасивой, не всегда функциональной. Крупные фирмы, чтобы улучшить товар, начали привлекать к проектированию не только грамотных инженеров, но и людей творческих, художественно одарённых. Одной из первых на этот путь в начале XX в. встала немецкая электротехническая компания AEG. Её продукция выгодно отличалась от изделий конкурентов благодаря таланту дизайнера Питера Беренса.
Сформировался же дизайн как новый вид человеческой деятельности в 30-х гг. XX в., в эпоху глубокого экономического кризиса в Европе и Америке. Одним из его основателей считают Раймонда Лоуи, морского офицера в отставке. Оказавшись в США, он был поражён обилием товаров и одновременно их внешней убогостью. Художник и эстет в душе, Лоуи стал предлагать свои услуги предпринимателям, хозяевам магазинов, изготовителям рекламы. Начав с оформления витрин и упаковки
сигарет, он очень скоро приобрёл не только богатство, но и широкую известность. Разработанная Лоуи упаковка сигарет «Лаки Страйк» более полувека выпускается без изменений.
Лоуи понял, что покупателю нужен не просто дешёвый и добротный товар, а изделие, удобное в использовании, обладающее эстетической привлекательностью. Он впервые попытался связать воедино пользу, удобство и красоту. Когда речь идёт о простых вещах, добиться этого несложно. Флакон для продуктов бытовой химии, например, не должен выскальзывать из мокрых рук; его желательно оснастить распылителем направленного действия или дозатором. Информативное графическое оформление, хорошо читаемые надписи, безукоризненное художественное качество — вот требования, которым должен отвечать товар. Ведь
грязноватый, невыразительный цвет, расплывчатая надпись вряд ли вызовут доверие к
изделию.
Управление технически сложными изделиями — транспортными машинами, различными
приборами, станками — требует особых навыков. Именно такие товары должны быть особенно
«дружественны» человеку.
Что это значит? Все органы управления нужно разместить так, чтобы при минимальных
затратах усилий ими было удобно пользоваться. Кнопки, тумблеры, рычаги должны находиться
в зоне досягаемости, чётко различаться между собой и соответствовать психофизиологическим
возможностям человека. Второе важное требование — эстетическая привлекательность. Машина, станок, прибор (в том числе утюг, кофеварка, велосипед и т. д.) должны быть пропорциональными, иметь форму и цвет, сообразные функциональному назначению. Совершенство формы предопределяет рациональность технического решения, логику конструкции, технологичность — только на этой основе дизайнер может создать подлинно гармоничную форму.
Таким образом, в дизайне нет места понятиям «нравится» или «не нравится». Не украшение готовой конструкции, не «прилизывание» издержек технологии, не окрашивание изделия в «весёленький» цвет составляют суть дизайна. Только тщательное изучение конструкции изделия и технологии его производства, свойств основных материалов позволяет дизайнеру вносить аргументированные предложения по внешнему виду и разрабатывать конкретное композиционное решение. К работе над новым изделием дизайнер приступает одновременно с конструкторами, технологами и другими специалистами (а иногда и раньше). Он выступает в роли дирижёра в этом сложном оркестре тех, кто создаёт изделие.
О том, как работает дизайнер, расскажем на примере самого сложного объекта индустриального дизайна — легкового автомобиля.
Первый этап — предпроектное исследование. Оно заключается в сборе информации о подобных моделях, их качествах и достоинствах, применяемых материалах, положении на рынке и т. д. На основе полученной информации формируется перечень (пакет) качеств, которыми должна обладать новая машина. Это некий словесный портрет будущего изделия. Второй этап — эскизный проект. Пользуясь предварительной информацией, дизайнер занимается поиском образа автомобиля. Делает множество эскизов, прорисовывает варианты в различных ракурсах. Параллельно инженеры — компоновщики и конструкторы выполняют компоновку, размещают в соответствии с нормами эргономики и безопасности двигатель, трансмиссию и другие узлы автомобиля. Это позволяет определить основные пропорции и размеры машины. Дизайнер помогает найти компромисс между техническими и потребительскими требованиями, защищая в первую очередь интересы будущих покупателей. На стадии эскизного проектирования изготовляют макеты (обычно пластилиновые) в масштабе 1:5 или 1:4 с различными вариантами формы. Нередко такие макеты делаются в демонстрационном исполнении, т. е. имитируются окраска, стёкла, фары, декоративные элементы и т. п. На основе анализа эскизов и масштабных макетов выбирается вариант для технического
дизайн-проекта.
Третий этап — технический дизайн-проект. Выполняется макет в масштабе 1:1 из пластилина,
гипса, полимерных материалов на металлическом или деревянном каркасе. Его поверхности
обрабатывают высококвалифицированные специалисты-макетчики вручную или на станках с
числовым программным управлением.
На стадии технического дизайн-проекта выбирают окончательную форму и варианты деталей
отделки. Одновременно идёт проработка конструкции деталей корпуса, уточняются их размеры и т. д. При этом могут вноситься некоторые изменения и в проектируемую форму. Ведется
подготовка к изготовлению опытного образца.
Следующая стадия — рабочий проект. На этом этапе согласовывают все изменения, уточняют
материалы, из которых будет изготовлена модель, и делают демонстрационный макет. Все его
элементы и детали выполняют в точном соответствии с дизайнерским замыслом. Макет является своего рода эталоном, по
которому будет вестись рабочее проектирование конструкции, организация производства и т. д.
Но на этом этапе работа дизайнера над новой моделью не заканчивается. Ему предстоит
осуществлять «надзор» за технической документацией и созданием опытных образцов для
испытаний, а также вносить изменения в модель по результатам испытаний. Только когда
новые автомобили поступят в продажу, дизайнер может сказать себе: работа закончена! А о
том, насколько она была успешной, судить покупателю.
Всё, о чём рассказано выше, относится к проектированию любого изделия. Конечно, есть
некоторые отличия, связанные со спецификой того или иного объекта, но принцип системного
подхода и поэтапного проектирования остаётся в дизайнерском творчестве неизменным.

Земная технология развивается не одно тысячелетие, и сегодня, кажется, с её помощью можно
сделать всё, что угодно. Тем не менее, в каждом технологическом процессе на нашей планете
должна учитываться сила тяжести. Из-за неё вода и масло не смешиваются (у них разная
плотность, и масло всплывает в воде), нельзя вырастить правильный кристалл с требуемым
распределением компонентов и т. д. На околоземной орбите сила тяжести отсутствует. Поэтому
в космосе рационально развернуть производство сверхчистых материалов с заданными
свойствами. Например, кристаллов для высокоточных оптических приборов (в частности, для
твердотельных лазеров) и микросхем.
Во всём мире 80% готовых микросхем уходит в брак — в основном по причине
неравномерного строения исходных кристаллов, выращенных в гравитационном поле Земли.
Существенное — в масштабах микросхемы — влияние оказывает и материал стенок
кристаллизатора, неизбежно попадающий в расплав.
В невесомости таких проблем нет. Можно подвесить расплав в магнитном или электрическом
поле, в лучах лазеров, и он не будет контактировать со стенками рабочей камеры. Можно
регулировать распределение компонентов расплава и рост кристалла с помощью всё тех же
полей и лучей.
В условиях невесомости значительно легче проводить очистку органических смесей. Входящие
в них частицы имеют электрический заряд, а значит, в электрическом поле будут двигаться по
траекториям, определяемым соотношением их заряда и массы. На Земле большие помехи
вносит сила тяжести.
Ещё одно направление космической технологии связано с созданием внеземных конструкций.
В невесомости отпадает необходимость в прочных, устойчивых опорах, в вакууме нет ни ветра, ни осадков. Да и коррозии нечего опасаться.
Все космические сооружения можно разделить на две большие группы: негерметичные и герметичные. Последние наполняются газом (не обязательно воздухом) или жидкостью. Они должны выдерживать внутреннее давление, здесь недопустимы утечки содержимого. Практического опыта сборки в космическом пространстве герметичных объектов с помощью привычных способов — сварки или склейки — пока нет. Освоена и отлажена только стыковка разъёмных соединений.
Намертво соединить детали в космическом вакууме несложно. Если температура хотя бы чуть-чуть выше абсолютного нуля, на поверхности стыка атомы металла постепенно перемещаются из одной детали в другую. Такая диффузия, в конце концов, приводит к холодной сварке. На Земле этому процессу мешает плёнка окиси, возникающая под действием кислорода воздуха и паров воды. В космическом вакууме окисная плёнка не образуется, и приходится даже принимать специальные меры, чтобы не «схватились» контактирующие детали, которые не нужно сваривать.
Существуют и другие способы соединения. Например, на орбитальном комплексе «Мир» две фермы построены из заранее заготовленных стержней, соединённых муфтами из нитинола (металлического сплава никеля и титана), обладающего памятью формы. Это позволяет при необходимости разобрать ферму и смонтировать её в другом месте. С увеличением размеров конструкций возрастают их термические деформации. Освещенная
Солнцем поверхность на околоземной орбите нагревается до 150 °С и расширяется, теневая —
остывает почти до -150 °С и сжимается. В результате ферма стремится изогнуться в сторону
тени. Поэтому весьма перспективны в качестве материалов для космических ферм композиты
(композиционные
материалы), особенно углепластики, которые деформируются гораздо меньше металла. В них
сочетаются химически разнородные компоненты с чёткой границей раздела между ними. Эти
необычные материалы характеризуются свойствами, которыми не обладает ни один компонент
в отдельности.
Композиты нельзя сваривать, резать и сверлить. Детали, изготовлен из синтетической пленки, покрытой тончайшим слоем металла.

Генри Модели (1771 — 1831) всегда считал себя добропорядочным верноподданным Его
Величества Короля и никогда не имел ничего общего с бунтовщиками. Больше всего на свете
Модели гордился тем, что стал мастером задолго до окончания установленного ещё в Средние
века обязательного семилетнего срока ученичества. Наверное, он очень удивился бы, узнав, что
его имя войдёт в историю революции, пусть даже и технической.
Мастера-механики, признавшие молодого Модели равным себе, не ошиблись.
Два его знаменитых изобретения помогли перейти от ремесленного, в основном ручного, труда к изготовлению машин машинами. Первое из них, так называемый механический суппорт, — устройство для очень жёсткого и в то же время подвижного крепления резца, которым обрабатывают металлические заготовки на станке. Создав суппорт, Модели совершил переворот в токарном мастерстве. До этого резец, острая кромка которого снимает слой материала с быстро вращающейся заготовки, токарь держал в руках, опираясь на специальные подставки, или упоры. При такой технологии добиться высокой точности обработки просто невозможно. Особенно трудно изготовить детали строго правильной круглой формы.
Джеймс Уатт долго не мог улучшить свой универсальный паровой двигатель: не было станка, чтобы с необходимой точностью изготовить главные детали — цилиндр и поршень. Сохранилось письмо великого изобретателя, в котором он с восторгом сообщал другу: «Наконец-то удалось подогнать поршень и цилиндр друг к другу так, что в зазор между ними еле-еле проходит шестипенсовая монета!». Подобная точность в наши дни, когда детали обрабатываются в заводских цехах с точностью до тысячных долей миллиметра, вызывает улыбку. Но в те времена она считалась большим достижением. Очень трудно было изготовить на старых станках болты и гайки к ним. Попробуйте-ка, держа резец в руках, нарезать на металлическом стержне точную винтовую резьбу!
Генри Модели решил эту проблему. Токарь получил возможность, вращая рукоятки суппорта, перемещать резец по вертикали и по горизонтали с недостижимой ранее точностью, по мере надобности подавать его вперёд и отводить назад практически на любое, даже очень маленькое, расстояние. Впервые в истории обработки материалов механическое устройство заменило руку человека.
Второе великое изобретение механик сделал, выполняя заказ сэра Сэмюэла Бентама — генерал-инспектора заводов Британского королевского военно-морского флота. Это были годы, когда Англия стала «владычицей морей». Парусные военные корабли и торговые суда под флагом Великобритании появлялись в самых отдалённых уголках морей и океанов. А на карабельных верфях закладывали всё новые и новые барки и бриги, шхуны и фрегаты. Но плавающим и вновь строящимся кораблям необходимы мачты, паруса, такелаж. И блоки для канатов — тысячи, десятки тысяч блоков, без которых нельзя поднимать и опускать паруса, управлять ими. Нужно было придумать способ, как изготовлять блоки быстро, выпускать их крупными партиями и высокого качества. То, что сделал Модели, до сих пор вызывает восхищение.
А сделал он первую в истории станочную линию для производства корабельных блоков. В 1807 г. заработали 43 дерево- и металлообрабатывающих станка, выстроенные в одну технологическую цепочку. Рабочий на каждом станке выполнял только одну простую операцию, а значит, не терял времени на переналадку оборудования. Получилась целая система машин, поочерёдно делавших всё, что нужно, — от распиливания стволов деревьев особо твёрдых пород, например железного дерева, до обтачивания бронзовых подшипников и нарезания резьбы на соединительных болтах. Готовые блоки выходили из цеха потоком, поэтому новый способ производства большого количества однотипной продукции назвали поточным.
Сэр Бентам остался доволен: проблема была решена. Но и он не предполагал, что станки Модели войдут в историю техники как самые первые машины, изготовленные с помощью других машин, стоявших в мастерской изобретателя. Машины, сделанные машинами! Система блочных машин Модели пережила своего создателя. Мастер умер в 1831 г., а его станочная линия работала без переделки до начала XX в. Бесспорно, факт удивительный. Но важнее то, что именно тогда, в начале XIX в., возникло машиностроение — новая отрасль промышленности, быстро ставшая главной.