66682

НАУКА І ТЕХНІКА ХУІІ-ХІХ СТОЛІТЬ

Доклад

Культурология и искусствоведение

Розвиток матеріального виробництва стає тісно пов'язаний з досягненнями науки і використанням її результатів у практичному житті людей. На форми останніх впливали і особливості мануфактурного виробництва і наукова революція і зміни що виявлялись у самій техніці.

Украинкский

2014-08-26

41.3 KB

1 чел.

НАУКА І ТЕХНІКА ХУІІ-ХІХ СТОЛІТЬ

Починаючи з античного світу, освічені люди, як уже відзначалось, не мали майже ніякого відношення до виробництва (виняток - Архімед і деякі монастирські служителі середньовіччя). Тому наука цікавилась суто схоластичними теоріями. Виробничі процеси вчених не турбували.

ХУІІ ст. - це період розквіту мануфактурного виробництва, яке, як відомо, потребувало більше машин, ніж феодальне. В зв'язку з цим зароджуються нові взаємовідносини між ремісниками і вченими. Перші усвідомили, що наукова теорія здатна приносити користь у практичних справах. Другі, - що виробничий досвід ремісника допоможе їм у розкритті ще невідомих явищ Природи. Таким чином помітно стали наближатись теорія і практика одна до одної. Наука об'єднала їх на ґрунті взаємовигоди. Розвиток матеріального виробництва стає тісно пов'язаний з досягненнями науки і використанням її результатів у практичному житті людей. Найбільше це виявилось через широке використання технічних засобів, машин. На форми останніх впливали і особливості мануфактурного виробництва, і наукова революція, і зміни, що виявлялись у самій техніці. 3 ХУІІ ст. техніка починає розвиватись автономно. Мануфактура набула інтенсивного розвитку, потребує удосконалення технічної бази. Пожвавлюється винахідництво. При розробці машин винахідники прагнуть використати знання з математики і механіки. Світ техніки набуває нових рис.

Ще на межі ХУ-ХУІ ст. під кутом зору механіки Леонардо да Вінчі розглядав функції живих організмів. Як художник і скульптор, він пояснював пози і положення людини загальними законами механіки. Заслуговує уваги прагнення Леонардо розглядати функції серця з механічної точки зору. Не зважаючи на те, що він і називав серце «чудовим знаряддям», яке винайдене «верховним художником», за всієї своєї «чудовості» це «знаряддя» підлягало аналізу з позицій механіки.

Помітні зміни спостерігаються в натурфілософії. Вона остаточно розмежовується з фізикою, відступає на задній план. В період бурхливого прогресу механістичного природознавства (ХУІІ- ХУІІІ ст.) панівними стають анатомічні методи і механістичний спосіб вивчення природи. Природознавство мало безпосереднє відношення до виробництва машин. Навіть далека, на перший погляд, від техніки раціоналістична філософія Рене Декарта істотно впливала на їх технічне формування. Декарт, як і Ламетрі, визнавав матеріальний світ, часткам якого властива довжина і що рухаються згідно з законами механіки. Вони вірили, що закони механіки є універсальними законами світу і їх можна розповсюдити на живу природу.

Великий резонанс у науці дало відкриття лікаря з Англії Вільяма Гарвея. Він виявив у тварин великий кровообіг. З точки зору механіки таке відкриття можна було легко пояснити. Знаменитий твір «Анатомічне дослідження про рух серця і крові у тварин», що містить відкриття великого кола кровообігу, асоціював рух крові за законами механіки. Грунтуючись на цьому відкритті, Декарт зробив висновок, що тварина є не що інше, як машина. Людина від тварини відрізняється лише тим, що має душу. Серце у неї -це гідравлічна машина, яка штовхає кров по судинах. Теорія Декарта «Тварини- машини» цілком відповідала уяві фізіологів ХУІІ ст., які уподібнили живий організм механічній системі. Послідовники цієї ідеї називалися ятромеханіками. Вони були впевнені в тому, що усі процеси в організмі відбуваються відповідно до механічних законів, а життя підтримується особливим теплом. У ХУШ ст. Ламетрі висунув концепцію «Людини-машини». На його думку, організм людини - це механім, куди завантажують паливо-їжу, легені-міхи нагнітають для горіння повітря, серце-насос прокачує живильну рідину - кров по усіх клітинах, які скидають відпрацьовані мастила і шлаки, що пригорають. Вченим залишалось поки що невідомо: хто керує тваринною фабрикою, хто стабілізує її температуру, обирає мету, дає команди на рух, заправку, відпочинок?

Механістична система світогляду сприяла збільшенню спроб побудови автоматів, багато з яких можна назвати дотепними. Раціональна філософія з її механістичними уявленнями і перенесенням законів механіки на живу природу породила зворотний процес - процес перенесення рухових принпипів і форм з живих організмів на технічні об'єкти. Вихідним було наступне положення: Природою у тваринному світі створені найдосконаліші механізми, що втілені у такі ж досконалі форми. У птаха літальний апарат - крила, у риби плавальний апарат - хвіст і плавець. Побудуй такі ж органи і прилаштуй їх людині - і вона за їх допомогою почне літати і плавати.

Спроби практично розв' язати проблему польоту людини зробив у 1675 р. відомий англійський вчений Гук. Потрібно було, на його думку, створити штучні м' язи для людини, які у десять- двадцять разів збільшили б її силу. Він розглядав м'язи як сукупність тонких трубок, що кінцями приєднуються до сухожилок. Рух м'язів мав наповнювати або опорожнювати трубки. На цьому принципі Гук і сконструював штучні м'язи. Привабливість і здавалось би легкість розв'зання проблеми привели до появи окремих проектів машин, заснованих на запозиченні форми тварин. Незважаючи на невдачі, ідеї не вмирали і знаходили своїх прихильників.

Парова машина

На початку ХУІІ ст. починаються експерименти, за результатами яких зацікавлено спостерігають виробничники. 3а допомогою пари дослідники намагаються створити вакуум з метою підняття води. Однак експериментатори не знали теоретичних основ цього процесу. Галілей звернув увагу на насос, який підіймав воду до певного рівня. Вважалось, що це є дефектом. Він намагався знайти теоретичне пояснення такому явищу. І тільки його учень Торрічеллі у 1643 р. знайшов правильну відповідь: вода всмоктується не розрідженим простором, яке створюється насосом, а нагнітається в нього атмосферним тиском, шо діє на воду в нижньому резервуарі.

Зацікавленість до властивостей розрідженого простору і атмосферного тиску з боку вчених зростає. Вони зосереджуються на особливостях взаємодії циліндр-поршень. Ця система була відома з давніх давен. Грецькі вчені Ктесібій (ІІІ ст. до н.е.) і Герон (І-ІІ ст. н.е.) використовували дерев'яний циліндр з шкіряним поршнем для нагнітання води або повітря. Після винаходу клапана система перетворюється у насос, який описаний Героном.

Досліди Торрічеллі з вивчення безповітряного простору зародили ідею всмоктувального повітряного насосу. Такий насос був побудований німецьким інженером Отто фон Геріке. Це був прототип повітряного насосу Ктесібія. В одному з дослідів у невеликій посудині Геріке розрідженням створив такі сили, подолати які не могли восімка коней.

Паскаль і Бойль своїми дослідами привели повне розуміння природи розрідження і атмосферного тиску. Це вже давало можливість у кількісному вимірі оцінити сили, що породжувались розрідженим і атмосферним тиском.

Далі нас зацікавлює історія винаходу парової машини Дені Папена. Він був асистентом у Гюйгенса. Відкриття і досліди Торрічеллі наштовхнули Папена на думку спробувати використати енергію атмосферного тиску для здійснення корисної роботи. Він провів численні експерименти з метою створення розрідженого простору. Ідея використання для атмосферного двигуна форми порожнистого циліндра з поршнем, який в ньому рухається, з'явилась у Папена не відзразу. Завдання полягало в тому, щоб змусити поршень здійснювати роботу не силою води, а силою атмосферного тиску. Вчений спробував зробити це допоміжним вакуумним насосом з приводом від водяного колеса, але марно. Гюйгенс запропонував Папену створити установку, де б розрідження створювалось вибухом пороху. Форму установки - поршень з циліндром - підказав Лейбніц. Такий двигун працював ривками і не задовольняв Папена.

У 1690 р. Папен створює принципово новий проект двигуна. Порох у циліндрі він замінює водою, яка при нагріванні перетворювалась у пару і рухала поршень уверх. Цей двигун був справжнім дитям епохи у тому розумінні, що являв собою своєрідний синтез досягнень науки і великої екепериментальної роботи. Папен зробив спробу створити проект судна, гребні лопаті якого мала, на його думку, рухати пара. Недосконалість двигуна вимусила відкинути здійснення цієї ідеї. Папен проявляє наполегливість і продовжує працювати над удосконаленням парового двигуна. У 1707 р. ним запропоновано новий, більш складний варіант цього ж двигуна з кращими робочими якостями і формою. Порожнистий поршень з циліндром виявився універсальним і необхідним вузлом парових двигунів, а в наступному - також двигунів внутрішнього згорання.

ХУІІІ ст. було століттям підкорення пари. Практичний характер техніки того часу сприяв тому, що усі вдалі конструкції інколи створввались практиками-винахідниками. У 1702 р. англійський капітан королівського флоту Севері розпочав виготовлення машин власної конструкції для відкачки води з рудників і шахт. Його паровий насос «друг рудокопів» працював без поршня - всмоктування води здійснювалось шляхом конденсації пари і створення розрідженого простору над рівнем води у посудині. На відрізнення від Папена, Севері відділив котел від посудини, в якій здійснювалась конденсація. Хоч і була машина Севері низькоекономічною, але на рудниках використовувалась досить широко.

У 1711 р. інший практик, співвітчизник Севері, коваль Томас Ньюкомен удосконалив машину свого попередника. Він побудував паровий насос з циліндром та поршнем і відділив їх від котла. Для передачі і перетворення руху він використав балансир, що відомий був ще з практики ХУІ ст. У 1729 р. насоси Ньюкомена вже працювали в Австрії, Бельгії, Франції, Німеччині, Угорщині і Швеції. Незважаючи на малий коефіцієнт корисної дії, багато машин Ньюкомена використовувались навіть після винаходу більш досконалої парової машини Джеймса Уатта. Остання машина Ньюкомена на вугільних шахтах Англії була демонтована тільки у 1934 р.

Необхідно відзначити, що вивченням можливостей використання двигуна Ньюкомена займався англійський інженер

Смітон. Результати своїх досліджень він подав у вигляді табличних даних про найбільш вигідні значення діаметра циліндра, ходу поршня і його швидкості, величини котла, швидкості подачі струменю води і потреби вугілля для заданої потужності. Це вже був справжній науковий підхід. Такі дані давали можливість будувати крупні і досконалі двигуни. Один такий двигун потужністю 76,5 кінських сил мав діаметр циліндра 1,8 метра з ходом поршня майже у три метри. Робота Смітона довела двигун Ньюкомена до граничних можливостей у теплоенергетиці. Надалі прогрес залежав від корінних нововведень, які зробив Джеймс Уатт. Але ще за 22 роки до нього таку роботу здійснив Іван Ползунов.

Він ознайомився з машиною Ньюкомена і знайшов у неї невикористані можливості. У цій машині він побачив головну помилку Ньюкомена, Севері, Папена: паровий двигун для великого промислового підприємства має бути універсальним, а не спеціалізованим. У 1765 р. така машина була побудована російським умільцем. 3 а тиждень до початку її роботи Ползунов помер на тридцять восьмому році життя. Протягом місяця роботи машина себе окупила.

Через два місяці вона зламалась і ніхто не зміг її відремонтувати. А через 22 роки Уатт побудував таку ж безперервно діючу машину.

До її створення Уатт йшов послідовно. Свочатку він намагався удосконалити насосну установку Ньюкомена в процесі ремонту на шахті такого насосу. Уатт виявив причини неполадок, усунути які практично було неможливо. Після дворічних міркувань і консультацій з вченими, проведення своїх наукових досліджень Уатт знайшов правильне розв'язання проблем. Головною причиною низької ефективності двигуна Ньюкомена була конденсація пари в циліндрі. Він охолоджувався після кожного ходу поршня, внаслідок чого значна частина пари витрачалась даремно.

Нововведення Уатта головним чином полягало у розміщенні циліндра у паровій оболонці. Конденсація пари здійснювалась у самостійному конденсаторі, який постійно мав бути в холодному стані. Такі машини Уаттом побудовано у 1776 р. Їх використовували для відкачки води з шахт, а також для повітродувки на ливарному заводі.

На двигуни Уатта з' явився попит і з боку текстильної та інших галузей промисловості. Винахідник зайнявся створенням машини для приводу механізмів обертання, і у 1787 р. парова установка була створена. З технічної точки зору це, насамперед, задовольняло розв'язання завдання перетворення зворотнопоступального руху в обертальний. Крім цієї кінематичної проблеми Уатт вирішив і окремі динамічні завдання: введення пари з обох боків поршня, використання махового колеса і відцентрового регулятора, індикатора тощо. Надалі паровий двигун увесь час ускладнюється. З'являються запобіжні клапани, котел для води відділяється від робочого простору, впроваджуються конденсатори, ускладнюється система передач. Парова машина стає високоекономічним універсальним двигуном.  Важливою і найбільш розповсюдженою  галуззю, де паровий двигун став звичним, є судноплавство. Треба відзначити: думка про те, що пара здатна рухати візок на суші, а судно у морі, висловлена в часи кардинала Ришельє французьким вченим Соломоном де Ко. Його, як це часто траплялось, за таку думку відправили в божевільний дім, де він справді збожеволів. У 1753 р. Паризька академія наук оголосила конкурс з метою винаходу засобів руху на воді. Його учасником був і академік Данііл Бернуллі - один з найбільш видатних фізиків і математиків свого часу. Він запропонував проект реактивного судна. Воно мало рухатись по воді силою від викидання водяного струменю. Серед можливих джерел сили викидання Бернуллі назвав парову машину. Через 25 років маркіз Жуфруа з Бургундії на річці Ду випробував невеличке парове судно. Але з причин недосконалості рухового апарату судно рухалось дуже повільно. До парового двигуна всі машини приводились в рух якимсь обертовим механізмом, наприклад водяним колесом. Його треба було замінити обертовим двигуном. Однак це важко було здійснити у судноплавстві, де судна рухались під дією вітру на паруси, веслами або гребними лопатями. Ніякий зі згаданих засобів неможливо було використати для приводу від парової машини. Тому не дивно, що у зв'язку з цим випробовувались найнеймовірніші хитрощі.

У 1785 р. американський механік-самоучка Джон Фітч сконструював пароплав, що рухався по воді за допомогою полотна у вигляді морського гусеничного трактора. Потім він пристосував гребні лопаті, які працювали як весляр на каное. У 1796 р. Фітч побудував ще два невеличких судна: одне з гребними колесами, друге - з гребним гвинтом. Але коштів на побудову великих пароплавів винахідник не мав.

Подібні конструкціі суден випробував і Рамсей. Його човен рухався на воді з швидкістю шість кілометрів на годину. Гребним колесом, як засобом руху по воді, користувались і до винаходу парової машини. Оберталось воно м'язовою силою людини через кривошип і коловорот. Робились спроби використати для обертання колеса двигуни Ньюкомена або Уатта. У 1788 р. Міллер і Саймінгтон побудували колісний пароплав. Він розвивав швидкість 8 кілометрів на годину. Потім ними побудовано буксир, що буксирував дві баржі водоємкістю по 70 тонн кожна на відстань понад 30 кілометрів за 6 годин проти сильного вітру.

Видатним винахідником був Роберт Фултон. Згодом Т.Г.Шевченко, оцінюючи винахід Фултоном пароплава, напише, що його колосальне відкриття зробить переворот у громадському житті на всій планеті. Фултон працював у Франції, Англії. Лаври першості практичного використання пароплава належать йому. Він у 1800 р. запропонував Франції перевести її кораблі на використання парової тяги. То був сміливий план принципово нового засобу руху корабля по воді - план створення пароплава. Ніяка інша проблема не була для наполеонівської Франції такою гострою, як проблема суперництва з Англією.

Напередодні сталися цікаві події. Наполеон Бонапарт, людина передової думки, фінансував побудову підводного човна «Наутілус» (Через 70 років фантаст Жюль Верн узяв цю назву для фантастичного підводного човна капітана Немо). Крім авансу казна зобов'язалась виплачувати винахіднику від 60 до 400 тис. франків за кожен потоплений англійський корабель.

Винахідник Фултон гарантував, що це - перспективна справа. Кисню в човні вистачить на 3 години, і він буде спроможний виконувати бойові завдання проти кораблів ворога. На воді «Наутілус» нагадував шхуну з вітрилами, схожу на яхту. Проблема руху під водою вирішувалась просто: троє матросів обертали вал, на кінці якого був гребний гвинт. «Наутілус» занурювався на глибину вісім метрів. У липні 1801 р. він підійшов до старої шлюпки, яка була надана Фултону для досліду, і прикріпив до неї знизу бомбу з годинниковим механізмом. Шхуна від вибуху розлетілась на шматки. Після невдалих випробувань з причин скрутного фінансування робіт Наполеон відмовився від пропозиції Фултона.

Винахідника підтримав американський дипломат у Франції Лівінгстон. На його кошти Фултон побудував пароплав і 9 серпня 1803 р. він проплив по Сені проти течії зі швидкістю 4 кілометри на годину. Фантастичне видовище залишило байдужими і парижан, і авторитетну комісію Паризької академії наук, членами якої на той час були Ампер, Монж, Лаплас та інші видатні вчені. До речі, Наполеон був освіченою людиною, був навіть академіком, причому обраним не заради пошани, а за конкурсом, за праці з механіки. Серед його міністрів і найближчих помічників у роки консульства і у перші роки імперії були відомі математики Монж і Карно, хіміки Бертолле і Шапталь, астроном Лаплас, не кажучи вже про сузір'я господарських і політичних талантів. Коли ж Фултон ще раз звернувся до Наполеона за коштами для будівництва пароплава, то імператор і його міністри відмовили винахіднику. Тоді за пропозицією Лівінгстона Фултон повернувся на батьківщину у США і через рік, у 1807 р., побудував судно «Клермонт» довжиною 50 метрів з установленою на ньому паровою машиною. Він використав глибоко науковий підхід до вивчення опору води рухові судна та до інших питань, пов'язаних з його надійністю. Пароплав «Клермонт» подолав відстань у 240 кілометрів від Нью-Йорка до Альбіона за 32 години. З цього часу річкове пароплавство США набуло свого розвитку. У 1815 р. воно стало регулярним на всіх великих ріках країни. Військовий пароплав у США зійшов на воду у 1814 р.

3 а цим бурхливо почало розвиватися пароплавство в Англії. У 1819 р. пароплав перетнув Атлантичний океан. Вітрильник «Саванна» силу пари використовував як допоміжне джерело. Шлях через Атлантику він подолав за 20 діб. Джеймс Уатт висловлював сумнів у використанні парової машини у судноплавстві. Але вже в середині ХІХ ст. Бостон і Уатт (однофамільник Дж.Уатта) створили величезну машину для океанських пароплавів. З цього часу йде швидке впровадження пари у морське пароплавство. Винахід гвинтового пароплава, заміна дерев'яної конструкції металевою обшивкою, загальні успіхи машинобудування і судноплавства привели до істотних змін і перевороту в морському транспорті.

3міни у практичному використанні парової машини приходили непомітно. Вона виконала функції технічної революції, поступово забрала у людини функції рухової сили. Цей процес передачі руху від людини до машини і складає сутність технічної революції наприкінці ХУІІІ - на початку ХІХ ст. Слідом за впровадженням парової машини у судноплавство вона знаходить місце у винаході паровоза.

Вважається, що першим його винахідником був англієць Стефенсон. Чи так це?

Спроби збудувати перший локомотив зробили Брунтон і Гордон відповідно у 1813 і 1824 рр. Інженери того часу не могли уявити собі можливість руху на колесах без підштовхування. Конструкції Брунтона і Гордона свідчать про таке уявлення. Перші легкі паровози не давали достатнього зчеплення коліс з рейками і тому буксували. Потрібно було декілька років наполегливих дослідів і вивчення законів тертя для того, щоб встановити причини ковзання коліс по рейках.

У локомотиві Брунтона поршневий шток з'єднувався з механізмом, який копіював рух ніг коня. На початку першого випробовування його паровоз вибухнув. Не мав успіху і локомотив з «ногами» конструкції Гордона. І лише тоді, коли було відкрито таємницю буксування паровоза, відпала необхідність у штучних ногах. Видатні конструктори того часу Блекетт і Халдей після численних експериментів довели, що ведучі колеса паровоза не тільки котяться, але й упираються в рейки. Їх тертя майже у 50 разів перевищує тертя вільних коліс вагонів.

Так продовжувала існувати теорія наслідування тваринним формам, якої дотримувались ятромеханіки ХУІІ ст. На початку ХХ ст. перший директор Харківського технологічного, а потім ректор Київського політехнічного інститутів В.Л.Кирпичов писав, що відсутність фантазії у технічній справі не може бути замінена нічим.

Важливі технічні удосконалення у переважній більшості випадків мають характер несподіванки. Це добре видно в галузі механіки, в заміні ручної праці машинною. Здавалося б, як просто в точності, наслідуючи рух рук і ніг працівника, зробити залізного робітника. З цього і розпочинались майже всі винаходи, але вдалих випадків на цьому шляху мало. У більшості випадків виявляється треба придумати що-небудь зовсім не схоже на ручні інструменти і верстати, які виконують таку роботу, хоч є і винятки.

Проекти паровозів з «ногами» Брунтона і Гордона були невдалою спробою вже після того, коли співвітчизник Стефенсона англієць Річард Тривайтик за 22 роки до нього, у 1808 р., винайшов і побудував перший у світовій історії паровоз. Спочатку він тягнув п'ять вагонеток, навантажених залізом зі швидкістю вісім кілометрів на годину. Паровоз виявився важким і ламав рейки. Вони були розраховані на кінні вагонетки. Власник металургійних заводів зажадав повернути кошти, на які Тривайтик побудував паровоз. Він не мав наміру будувати спеціальні рейки для паровоза. Тоді Тривайтик у передмісті Лондона продемонстрував новий «біговий» паровоз, який катав усіх, хто мав бажання, по колу. Винахід був сприйнятий як цирковий номер. Спустошений Тривайтик емігрував у Південну Америку.

У 1815 р. Доробки Тривайтика використали інженери Блекетт і Халдей, про яких вже згадувалось. Вони зібрали дуже хороший паровоз «Чахкаючий Біллі». Інженери довго не могли вирішити проблему, як зменшити навантаження на вісь, щоб локомотив не ламав рейки. Нарешті винахідники поставили котел на одну раму з тендером, забезпечивши її чотирма парами коліс. «Біллі» отримав чотири пари ведучих осей. Тільки після цього він не псував рейки. Цей паровоз експлуатувався на руднику до 1865 р., після чого був зданий у лондонський музей.

Талановитість Стефенсона Англія визнала лише на схилі його життя. А він був універсальним винахідником! Стефенсон проектував і будував перші залізниці, конструював потужні паровози, впроваджував колійну сигналізацію і правила дорожного руху. Винахідник забезпечив вагони ресорами, а локомотив - гудком. Стефенсон винайшов оригінальну систему зчеплення вагонів. Це була мужня людина. Його вважали божевільним, коли він почав прокладати залізницю через болото. Фермери загрожували Стефенсону фізичною розправою, вважаючи, що паровози своїми іскрами спалять будівлі і ліси, корови від стукоту коліс перестануть давати молоко, а кури - яйця. На шпальтах газет з'явились повідомлення про те, що швидка їзда викличе у пасажирів захворювання гарячкою, а тунелі - застуду і сухоту. У 1825 р. парламентська комісія з десяти високопоставлених чиновників розглянула проект залізниці Стефенсона. Для нього це був триденний іспит. 19 вересня 1830 р. у Англії почала експлуатуватись перша залізниця довжиною 56,3 км. Від Дарлінгтона до Стоктона урочистий поїзд тягнув 34 вагони. Шість з них були навантажені вугіллям і борошном, на решті - роташовані лавки для пасажирів. Тягнув вагони паровоз «Пересування», яким керував сам Стефенсон. Середня швидкість його була 10 км/год. Попереду локомотива скакав вершник з прапором, благаючи людей звільняти рейки. На окремих ділянках поїзд розвивав швидкість до 24 км/год. Всього за цей рейс було перевезено понад 600 пасажирів. Разом з рештою вантажу ця публіка важила 90 тонн.

Для того щоб набути визнання, перші паровози прикрашали гірляндами квітів. Це було рекламою для прихильності публіки. З перебігом часу паровоз одержав визнання не лише у пасажирів, але і у промисловців.

Ще до початку ХІХ ст. стали помітними наслідки використання наукових знань, поширилась можливість їх використання. У найбільш розвинених європейських країнах розпочався процес переходу від виробництва власне машин до виробництва їх самими машинами. Це було явище, яке раніше не проявлялось. Нескладні машини для використання у побуті - вози, млини, ткацькі верстати тощо - виготовлялися ручним способом. Завдяки паровій машині, вперше в історії, людина почала виготовляти одні машини за допомогою інших машин. А це, в свою чергу, сприяло розвитку сучасного масового виробництва з усіма наслідками економічного, соціального і політичного плану. Промислова революція привела до істотного перегляду ролі науки у житті суспільства. Наука вийшла з усамітнених кабінетів вчених і стала активно впливати на всі сторони суспільного життя, відкрито проявляти себе виробничою силою. Оскільки нова техніка почала приносити відчутну користь, до неї зростає інтерес і повага до знань, віра у могутність науки.

Наприкінці ХІХ ст. людство вже повірило у науку, в її колосальні можливості. Дуже часто від неї чекало навіть набагато більше, ніж вона насправді могла дати. І це закономірно. Протягом ХІХ ст. саме у союзі з наукою техніка зробила величезний крок у своєму розвитку. В життя увійшли паровози, пароплави, металообробні верстати, сільськогосподарські машини. Парові двигуни замінюються електродвигунами, двигунами внутрішнього згоряння, дизелями, турбінами. Техніка розвивалась настільки бурхливо і плідно, що машинні парки першої третини ХІХ ст. і його 70-80-х років істотно відрізнялись один від другого.

Зростає не лише чисельність і різноманітність машин, але і збільшується їх швидкість, потужність, використовуються нові види енергії, набуває розвитку наука про машини. Вона з'явилась майже з виникненням промислового машинобудування наприкінці ХУІІІ ст. після винаходу універсального парового двигуна. Думки вчених, винахідників спрямовуються на вивчення сутності машин, їх змісту. Ведеться пошук розв'язання таких важливих проблем, як створення міцних матеріалів, конструкцій машин, технологій.

Зародження сучасної металургії

Якщо ми ознайомимось з історією розвитку машинобудування, то помітимо, що переважна більшість машин майже до кінця ХУІІІ ст. виготовлялась з деревини. Воно було основним матеріалом для виробництва машин. Метали використовувались лише для тих деталей, які безпосередньо сприймали навантаження, а також для різальних кромок та інших частин, які неможливо було виготовляти з неметалічних матеріалів.

У ХУІІІ ст. паровий двигун виготовляли переважно з металу. Котли для пару спочатку робили з деревини, оперізували їх як діжку обручами. Чавун цінився дорого. Замість нього використовували латунь. Чавун застосовували лише у тих випадках, коли він був незамінним. Це можна пояснити тим, що технологія його виплавки з кінця середньовіччя не мала принципових змін. Середньовічні методи виробництва сталі вимагали таких коштів, що вимушували цінити її як дорогоцінний метал. Навіть після винаходу і розробки процесу виробництва тигельної сталі у 40-х роках ХУІІІ ст. вона залишалась надто дорогою. (Таким способом в Індії виплавку сталі здійснювали ще за батото століть до того, як це сталось в Європі). Тому зі сталі виробляли переважно ножові вироби.

Відомо, що до сталі, як матеріалу для виробництва з неї деталей машин, висуваються певні вимоги. Насамперед, сталь повинна бути міцною і в'язкою, неламкою, дешевою і виплавлятись у великих об'ємах. 0дним з перших кроків у напрямку вивчення властивостей сталі і широкого її використання зробив російський металург П.П.Аносов (1797-1851 рр.). На основі практичних досягнень він видав наукові праці з якісного виробництва і властивостей сталі. Його роботи набули всесвітного визнання. Це були визначні досягнення після середньовіччя. Аносовим запропоновано метод одержання сталі, де поєднувались процеси плавки і насичення її вуглецем. Ним вперше у світовій практиці використано газову цементацію металу. Сьогодні цей метод використовується в усіх країнах світу. У 1837 р. Аносов здійснив переплавку чавуну у сталь як з добавкою, так і без добавки заліза..

0ригінальні його праці з дослідження і розкриття таємниці виробництва булатної сталі, спосіб отримання якої був загублений на багато століть. Протягом десяти років він сплавляв залізо з кремнієм, марганцем, хромом, титаном, золотом, платиною та іншими добавками. Вивчив їх властивості. Аносов обгрунтував вплив хімічного складу, структури сплаву і характеру його обробки на властивості металу. Висновки відомого металурга покладено в основу науки про якісну виплавку сталі. Окремі праці Аносова одразу ж було перекладено на іноземні мови. Він започаткував мікроскопічний аналіз металів. Аносовим здійснено і багато інших нововведень з виробництва якісних сталей і здешевлення їх виплавки.

Але і після визначних робіт Аносова проблемою проблем залишалось одержання сталі у величезній кількості для промисловості, що стрімко розвивалась. Цю проблему спробував вирішити Генрі Бессемер (1813-1898 рр.). Сам він з села, з якого не виїздив до 17 років. Ніколи не знав, що таке заводська праця. Але коло його інтересів було надто широке. Він є автором винаходу голчастого штампу для гербових поштових марок. Бессемер є винахідником технології позолоти бронзовим порошком, наслідком використання якої стало звільнення від ручної праці 70 робітників. Винахідник став власником патентів шліфувального верстата для дзеркал, непромокальних тканин, пристрою для тиснення на тканинах. На всіх потягах світу використана його «гармонія», через яку пасажири переходять з одного вагона в інший.

Металургією Бессемер захопився так само несподівано, як і усім іншим. З метою отримання достатньо міцного металу для артилерійських снарядів у великій кількості він досконально вивчив стан справ у металургії і винайшов спосіб переробки чушкового чавуну в сталь шляхом випалювання з нього домішок за допомогою повітряного дуття у спеціальній печі. Таким методом полегшувалась праця сталеварів, зменшувались витрати часу і палива на виплавку сталі значно більшої кількості і кращої якості, ніж це робилось у тиглі. Винахід Бессемера зацікавив власників металургійних заводів і вони придбали патенти. Але у виробничих умовах виплавлена таким способом сталь виявилась крихкою. Протягом двох років Бессемер разом з науковцями проводив хімічні аналізи і виявив у металі фосфор і сірку. Сірку з чавуну винахідник навчився виводити. Ефективного способу боротьби з фосфором Бессемер не знайшов, хоч і дуже наблизився до розв'язання цієї проблеми. Він зізнався, що не може назвати самого видатного свого досягнення. Нащадки вважають що цим досягненням є спосіб, який носить його ім'я - спосіб виплавки сталі.

Винахід Бессемером виплавки сталі збігся з тим періодом історії, коли в Європі і Америці швидкими темпами велось будівництво залізниць. Сталь, що виробляли бессемерівським способом, відповідала усім технічним вимогам до рейок. Залізничні магістралі, побудовані зі сталі, виплавленої запропонованим Бесемером способом, вдихнули життя в далекі і глухі селища, перетворили їх у міста. Заслуги винахідника "стальних артерій" планети оцінено тим, що чотирнадцять молодих міст США, з'єднаних такими артеріями, було названо «Бессемер».

Пройшло трохи більше двох років після винаходу

Бессемером способу виплавки сталі і з'явився новий процес її виробництва. Його винахідником став французький інженер П'єр Мартен. У газовій печі конструкції німецького інженера Сіменса Мартен почав сплавляти чавун з металобрухтом. Від бессемерівського методу виробництва мартенівський різнився, насамперед, невеликою продуктивністю. Але, що цінно, останній давав можливість контролювати склад і якість готової сталі. Обидва способи стали конкурувати між собою.

Змагання між конвертерним (бессемерівським) і пічним (мартенівським) способами виплавки сталі продовжувалось майже

100 років. Завершилось воно на користь конвертера, який почали продувати через розплавлений метал не повітрям, а киснем.

Відкриття Аносова, Бессемера, Мартена та інших винахідників у галузі металургії широко розповсюдились у багатьох промислово розвинених країнах світу, що помітно сприяло прогресу в економіці. В останню третину ХІХ ст. США, наприклад, зробили стрімкий стрибок, перетворившись із сільськогосподарської країни у потужну індустріальну державу. Вже у 80-і роки з виробництва чавуну і сталі вони посіли перше місце в світі. Це сприяло високим темпам розвитку верстатобудування, текстильної та харчової промисловості і, як вже згадувалось, прискорило залізничне будівництво. За ними почали зростати нові галузі індустрії: хімічна, електротехнічна, гумова, нафтова.

З начно покращені характеристики сталей процесом легування їх незначними добавками інших металів. Історично цей процес винайшли у ХІХ ст. У 1822 р. Фарадей інтенсивно займався дослідами з легування сталі. Однак праці його практичного втілення не знайшли.

Далі історія легованих сталей продовжується з 1871 р., коли Муше винайшов інструментальну сталь, леговану вольфрамом, ванадієм, марганцем. Вона давала можливість здійснювати обробку металу на дуже великих швидкостях різання. За цим з'явились й інші леговані сталі, наприклад марганцева сталь Хадфілда (1882 р.), нікельова сталь Шнейдера (1888 р.). У 1898 р. Тейлором і Уайтом винайдено швидкорізальну сталь. Однак, з самого початку винаходу леговані сталі почали використовуватись для виробництва зброї. Нержавіюча сталь винайдена Г.Брійлі у 1913 р.

Вже згадувалось про розкриття П.П.Аносовим таємниці виробництва дамаської сталі Бадаєвим у Росії. Вона і отримала таку назву «Бадаєвська». Масова виплавка її почалась з середини ХІХ ст. Їй властива висока в'язкість, добре зварювання. В останньому вона не знала конкурентів на той час і одержала визнання далеко за межами Росії.

З начним досягненням ХІХ ст. у металургії стало відкриття виробництва алюмінію. Вперше цей елемент був відкритий Ерстедом у 1825 р. Вже на Лондонській Всесвітній промисловій виставці у 1851 р. з'явився злиток під назвою «срібло з глини». Один кілограм його коштував одну тисячу двісті карбованців золотом. За 1854-1855 рр. у світі виготовлено всього 25 кілограмів алюмінію. Вже було відомо, що виробництво «срібла з глини» потребує великих витрат електроенергії. Менделєєв у 1867 р. відвідав алюмінієвий завод у

Парижі і після цього впевнено заявив, що в майбутньому алюмінію належить визначна роль.

Наприкінці ХІХ ст. розпочинається виробництво різних сплавів на основі алюмінію і їх промислове використання. Цьому сприяло відкриття електролітичного способу

виробництва згаданого металу у 1886 р. Його авторами стали американець Холл і француз Еру. З цього часу алюміній почали використовувати там, де необхідно було забезпечити малу вагу конструкції. Вже з 1895 р. алюміній використовується для будівництва аеропланів. Наступним досягненням стало відкриття дюралюмінію - сплаву алюмінію з міддю. Він забезпечив високе відношення міцності до ваги. Дюралюміній з'явився у 1890 р. У ХХ ст. велике значення набули сплави алюмінію з легким магнієм.

Підсумовуючи усе те, що викладено з приводу науково-технічного розвитку протягом трьох століть - ХУІІ, ХУШ і ХІХ, можна сказати, що це був етап стрімкого ствердження науки як виробничої сили, зародження тих основних напрямків, що стали фундаментом науково-технічної революції.

Революції, що проходили у цей час у техніці і на виробництві, наприклад, перехід від ручної праці до використання машин, не були пов'язані з безпосереднім впливом наукових знань. Наукові і технічні революції проходили в історії людства, але відносно незалежно одна від одної. Наука тут, як правило, відставала від розвитку техніки і виробництва і часто створювала теорії вже освоєних у техніці і виробництві процесів. Тільки у ХІХ ст. починається посилення зв'язків науки і техніки, виробництва. У ХХ ст. наука вже не відстає, а йде разом, а потім починає випереджати техніку і виробництво, вказуючи їм шляхи розвитку.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23476. III склонение. Основы на заднеязычные (γ, κ, χ) 111.5 KB
  κόρα gen. αἴ gen. ὄνυ gen. Образцы склонения ὁ κόρα – €œворон€ ἡ αἴ – €œкоза€ ὁ ὄνυ – €œноготь коготь€ ὁ ἅρπα λύκος – €œжадный волк€ основа κορᾰκ αἰγ ὀνῠχ ἁρπᾰγ singularis nominativus ὁ κόρα ἡ αἴ ὁ ὄνυ ὁ ἅρπα λύκος genetivus τοῦ κόρακος τῆς αἰγός τοῦ ὄνυχος τοῦ ἅρπαγος λύκου dativus τῷ κόρακι τῇ αἰγί τῷ ὄνυχι τῷ ἅρπαγι λύκῳ accusativus τὸν κόρακα τὴν αἶγα τὸν ὄνυχα τὸν ἅρπαγα λύκον vocativus ὦ κόρα ὦ αἴ ὦ ὄνυ ὦ ἅρπα λύκε pluralis nominativus οἱ κόρακες αἱ αἶγες οἱ ὄνυχες οἱ ἅρπαγες λύκοι genetivus τῶν κοράκων τῶν...
23477. III склонение. Основы на губные (β, π) 141 KB
  Расстояние от одного места до другого как далеко проходимое пространство какое расстояние а также дорога по которой ктолибо или чтолибо движется каким путём6 обозначаются в греческом языке винительным падежом без предлога – accusativus spatii €œвинительным протяжения в пространстве€: ἀπέχει ἡ Πλάταια τῶν Θηβῶν σταδίους ἑβδομήκοντα Thuc. ᾐδέσθην стыдиться совеститься; чтить уважать коголибо асс. ἀπέχω быть удалённым отстоять находиться от чеголибо на расстоянии чеголибо gen. ἐβλάβην вредить комулибо чемулибо ...
23478. III склонение. Основы на переднеязычные (δ, τ, θ) 191 KB
  ἐλπίς gen. ἐσθής gen. κόρυς gen. Образцы склонения ἡ ἐλπίς – €œнадежда€ ἡ ἐσθής – €œодежда€ ἡ κόρυς – €œшлем€ ὁ τάπης – €œковёр€ основа ἐλπῐδ ἐσθητ κορῠθ τᾰπητ singularis nominativus ἡ ἐλπίς ἐσθής κόρυς ὁ τάπης genetivus τῆς ἐλπίδος ἐσθῆτος κόρυθος τοῦ τάπητος dativus τῇ ἐλπίδι ἐσθῆτι κόρυθι τῷ τάπητι accusativus τὴν ἐλπίδα ἐσθῆτα κόρυν κόρυθα τὸν τάπητα vocativus ὦ ἐλπί ἐλπίς ἐσθής κόρυ κόρυς ὦ τάπη τάπης pluralis nominativus αἱ ἐλπίδες ἐσθῆτες κόρυθες οἱ τάπητες genetivus τῶν ἐλπίδων ἐσθήτων κορύθων τῶν ταπήτων dativus...
23479. Coniunctivus (сослагательное наклонение) 131.5 KB
  Все времена сослагательного наклонения кроме перфекта впрочем малоупотребительного1 образуются посредством добавления к соответствующей основе глагольной или настоящего времени долгих тематических гласных ω η2 служащих показателем сослагательного наклонения и первичных личных окончаний при соединении которых получается следующий набор практических окончаний:3 activum medium singularis pluralis singularis pluralis 1 ω ωμεν ωμαι ωμεθα 2 ῃς ηις ητε ῃ ηαι ησαι ησθε 3 ῃ ηι ωσιν ηται ωνται Coniunctivus...
23480. Optativus (желательное наклонение) 198.5 KB
  На русский язык формы желательного наклонения вне контекста либо не переводят вовсе либо используют частицу €œо если бы€: например παιδεύοιμεν praes. Все времена желательного наклонения кроме перфекта впрочем малоупотребительного1 образуются посредством добавления к соответствующей основе глагольной или настоящего времени суффикса ι ιη2 служащего показателем желательного наклонения и вторичных личных окончаний. Optativus praesentis activi mediipassivi желательное наклонение настоящего времени действительного и среднего...
23481. Фонетика и графика 457.5 KB
  sing 4 Δ δ δέλτα дельта [d] [д] 5 Ε ε ἒ ψιλόν3 эпсилон [e] краткий [э] краткий 6 Ζ ζ ζῆτα зета [zz]4 [зз] 7 Η η ἦτα эта [e] долгий открытый [э] долгий открытый 8 Θ θ θῆτα тхета [tʰ] [тˣ] 9 Ι ι ἰῶτα йота [i] долгий и краткий [и] долгий и краткий 10 Κ κ κάππα каппа [k] [к] 11 Λ λ λάμβδα ламбда [l] [л] 12 Μ μ μῦ мю [m] [м] 13 Ν ν νῦ ню [n] [н] 14 Ξ ῖ кси [x] [кс] 15 Ο ο ὂ μικρόν5 омикрон [o] краткий [o] краткий 16 Π π πῖ пи [p] [п] 17 Ρ ρ ῥῶ рхо [r]; [rʰ] в начале слова6 в двойном ρρ7 в середине слова после φ θ χ [р]; [рˣ] в начале слова...
23482. Глагол (ῥῆμα, verbum) 142.5 KB
  С категорией вида тесно связана в греческом языке категория времени χρόνος tempus в рамках которой помимо свойственного всем языкам разделения на настоящее прошедшее и будущее времена противопоставлены друг другу в зависимости от видовой характеристики обозначаемого глаголом действия. Категория времени включает в себя семь времён: 1. будущее μέλλων futurum III обозначает любое будущее действие вне зависимости от характера его протекания и соответствует русскому будущему времени как совершенного так и несовершенного вида: παιδεύσω...
23483. Имя (ὄνομα, nomen) 253.5 KB
  Категория рода γένος genus образована противопоставлением трёх родов: 1. родительный падеж γενική genetivus служит падежом определения выраженного существительным кого чего чей а также обозначает лицо или предмет от которого ктолибо или чтолибо удаляется отделяется освобождается от кого от чего; 3. Их можно представить в виде следующей таблицы:7 число singularis pluralis падеж род m f n m f n nominativus ς ø8 ν ø ι ες ᾰ genetivus ς ιο ος ων dativus ῐ ις σῐ accusativus ν который после согласных...
23484. Занимательная Греция 1.66 MB
  Царь Кекроп воцаряется в Афинах. Царь Кадм основатель Кадмеи пришел в Фивы из Финикии и научил греков письменности. Царь Минос сын Зевса воцарился на Крите а фригийские карлики научили греков ковать железо. Аргосский царь Фидон ввел в употребление точные меры весы и деньги Вы скажете: Разве это история Это сказка Это все равно что составлять таблицу по хронологии Киевской Руси и включать в нее даты: тогдато Илья Муромец убил Соловьяразбойника а тогдато Руслан Черномора.