Кто — кого?

И почти одновременно начала складываться наука о механизмах. В 1829 году Андре Ампер был приглашен в Политехническую школу в Париже для чтения лекций по теоретической и экспериментальной физике. Подготавливая курс, он решил наметить границы этой науки и сформулировать ее разделы. Увлеченный этой задачей, Ампер вышел далеко за ее пределы и разработал классификацию всех наук вообще, конечно, так, как они представлялись этому талантливому ученому, работавшему полтора века назад.

В классификации Ампера уже содержалось определение кинематики как науки, «…рассматривающей движения окружающих нас твердых тел и особенно систем таких тел, которые называют машинами».

Заметим, кстати, что в этой классификации он отвел также место и науке об управлении, назвав ее кибернетикой.

Трудно даже представить себе, как усовершенствовались методы проектирования механизмов за двести лет, прошедших со времени Уатта. Конечно, мы должны хотя бы мимоходом коснуться этих вопросов, рассказав о нескольких автоматах.

Ноги лошади, скачущей галопом

Наверное, можно пересчитать по пальцам тех жителей земного шара, которые за всю свою жизнь не видели хотя бы одной кинокартины. Кинематограф — удивительное изобретение, и о том, как оно началось, существует много интересных историй.

Рассказывают, например, что между губернатором штата Калифорния Леландом Станфордом и его приятелями как-то на скачках разгорелся спор о том, одновременно или неодновременно отрывает от земли все четыре ноги лошадь, скачущая галопом. Спор длился долго и бесплодно, пока губернатору не пришла в голову мысль обратиться к специалистам-фотографам. Дело происходило в 1872 году; фототехника в то время уже находилась на довольно высоком уровне. И один крупный специалист-фотограф — Эдвард Мейбридж взялся решить этот спор. Вдоль беговой дорожки ипподрома он установил 24 фотоаппарата с интервалами по полметра. К спусковым механизмам затворов этих аппаратов он привязал по нитке и протянул эти нитки через беговую дорожку. На противоположной стороне дорожки он установил длинный белый экран, на фоне которого скачущая лошадь была отчетливо видна.

Его исследовательская работа увенчалась полным успехом. Скачущая лошадь, разрывая нити, приводила в действие поочередно все 24 аппарата; в результате получались серии из 24 снимков, показывающих ее положения в различные моменты галопа. Фотограф извел в процессе опытов полмиллиона фотопластинок (так рассказывают!) и убедительно доказал, что лошадь, скачущая галопом, отталкивается от земли всеми четырьмя ногами в один момент.

Мейбридж опубликовал эти снимки в книге «Лошадь в движении», чем сильно оживил интерес к фотографированию движущихся объектов.

Так или иначе фактом является то, что в конце прошлого века изобретение кинематографа было технически подготовлено: это изобретение должно было быть сделано, и оно было сделано. Почти одновременно и с разных концов к этому изобретению шло столько людей, что до сих пор историки техники не могут разобраться не только, кто в конце концов изобрел кинематограф, но даже в какой стране было сделано изобретение. На эту честь претендуют с одинаковым жаром Америка, Англия, Франция и Германия.

Киносъемочная камера — фотографический автомат — позволяет сделать один за другим через одинаковые интервалы времени ряд снимков на светочувствительную пленку. Современные кинокамеры делают 24 снимка в секунду. В момент съемки — этот «момент» может занимать до ¹/₅₀ доли секунды — пленка должна оставаться неподвижной, а за оставшееся время механизм автомата должен продвинуть пленку точно на один кадр — на 19 миллиметров — и вновь ее остановить.

Вдоль обоих краев пленки — тонкой и непрочной — сделаны отверстия — перфорации. Их можно использовать для того, чтобы 24 раза в секунду продвигать и останавливать пленку. Механизм, который это делает, составляет сердце кинокамеры, и именно наличие его отличает кинокамеру от обычного фотоаппарата.

Разработаны и применяются десятки самых различных конструкций грейферов — так называют эти механизмы. Одна из них представляет собой простой шарнирный механизм.

Его ведущее звено получает мощность от небольшого электродвигателя или от заводной пружины. При нажатии пусковой кнопки он начинает равномерно вращаться. И с каждым оборотом зуб грейферного механизма входит в перфорацию и продвигает пленку на один шаг.

Казалось бы, все очень просто. Но это только кажется! Грейфер должен разгонять и останавливать пленку очень плавно, без резких рывков, иначе перфорация будет повреждена и пленка выйдет из строя. При этом зуб грейфера не должен двигаться поперек пленки, иначе он будет ее «пилить», и это сократит срок ее службы. Одно за другим предъявляются самые различные требования к механизму, на весь цикл работы которого отпускается всего ¹/₅₀ доля секунды.