WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«Государственное образовательное учреждение ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А.А.Черный ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ Учебное пособие Пенза 2005 ББК 30 г Черный А.А. История техники: Учеб. ...»

-- [ Страница 2 ] --

Марли (под Парижем) для обслуживания фонтанов Версаля. Она включала 14 нижнебойных водяных колес диаметром 12 м, приводящих в действие 253 поршневых насоса, закачивавших воду из р. Сена. Еще раньше (в конце XVI в.) на базе водяного колеса была построена Лондонская насосная установка, питающая город питьевой водой.

Российские мастера-гидротехники пошли по пути создания более мощных и совершенных вододействую-щих колес верхнебойного типа, устройство которых, требовало особого технического мастерства. Одну из первых гидротехнических установок построил в середине XVI в. в Соловецком монастыре игумен Филипп (в миру Ф.С. Колычев), впоследствии митрополит Московский. Кроме мельницы и крупорушки, с помощью которых мололи и просеивали зерно, от единого привода приводилось в действие и квасоделателькое устройство.

Устройство различных гидротехнических сооружений и потребность регулирования водных потоков привели к развитию гидравлики, основоположником которой считается Леонардо да Винчи, и гидромеханики, развитой в работах итальянского ученого Э. Торричелли и француза Б. Паскаля.

В России в области гидравлики и гидродинамики работали такие выдающиеся деятели науки как Д. Бернул-ли и Л. Эйлер. Бернулли, в частности, принадлежит выдающийся труд «Гидродинамика, или Записки о силах и движениях жидкостей...», опубликованный в 1738 г., а Эйлеру — такие фундаментальные работы, как «Более полная теория машин, приводимых в движение действием воды» (1754) и «Общие принципы движения жидкостей» (1755).

Водяное и ветряное колеса, веками служившие человеку и являвшиеся универсальными двигателями по техническому применению, не были универсальными по своему использованию в промышленности и на транспорте.

Водяное колесо было привязано к водяным источникам, которые не отличались стабильностью, были подвержены паводкам, замерзанию и пересыханию. Не менее серьезными недостатками обладал и ветряной двигатель.

Вместе с тем из практики создания ветряных и гидравлических двигателей был извлечен значительный технический и научный опыт, заложивший основы конструктивно-технологических знаний. Он базировался на естественнонаучных открытиях XVII в. и техническом опыте разработки различных механизмов, элементов привода и передаточных систем.

Первые шаги в создании паровой машины

Острая потребность в универсальном по своему применению и не зависящем от места работы двигателе заставляла изобретателей постоянно биться над идеей его отыскания.

Естественно, возникла мечта о создании вечного двигателя (лат. perpetuum mobile — перпетуум-мобиле), зародившаяся еще в XII в. Вечный двигатель первого рода представлял воображаемую, непрерывно действующую машину, которая, будучи раз запущенной, совершала бы работу без получения энергии извне. Подобный двигатель противоречит закону сохранения и превращения энергии и потому неосуществим.

Вечный двигатель второго рода — воображаемая тепловая машина, которая бы полностью преобразовывала в работу теплоту, получаемую от какого-либо «неисчерпаемого» источника (океана, атмосферы и т. п.). Подобный двигатель не противоречит закону сохранения и превращения энергии, но нарушает второе начало термодинамики, а потому неосуществим, как и первый.

В мануфактурный период было выдвинуто множество проектов вечного двигателя, авторами которых были даже такие видные деятели науки и техники как Д. Кардано и И.П. Кулибин. Но, несмотря на то, что еще в 1775 г., задолго до открытия закона сохранения энергии, Парижская академия наук приняла решение не рассматривать любые проекты вечного двигателя, как противоречащие здравому смыслу, попытки его изобретения не прекратились вплоть до настоящего времени. Невзирая на всю нелепость идеи и научные доказательства невозможности создания вечного двигателя «мечта-тиран», как ее называл Кулибин, продолжает и сейчас терзать умы изобретателей.





Острая потребность в универсальном и более совершенном источнике энергии заставила в свое время обратить внимание на пар еще Леонардо да Винчи и И. Ньютона. Первый предложил паровую пушку, в раскаленный углями ствол которой впускали холодную воду в результате следовало ее мгновенное испарение и выталкивание ядра. Таким образом, ствол одновременно выполнял функции топки, котла и цилиндра.

Ньютон предложил идею использования прямоточного реактивного двигателя для экипажа. В своих опытах он устанавливал на тележку реторту с водой, при нагревании которой тележка приводилась в движение под действием струи выходящего пара. Но это была пока идея, не получившая практического осуществления.

В 1601 г. итальянец Д. Порта предложил способ использования разряжения (вакуума) посредством конденсации пара в замкнутом сосуде. Само существование атмосферного давления и вакуума («торричеллиевой пустоты») открыл в 1644 г„ итальянский ученый 3. Торричелли, а наглядно продемонстрировал в 1654 г. немецкий физик О. Герике, создавший воздушный насос и осуществивший опыт с «магдебургскими полушариями». Открытие атмосферного давления и-вакуума имели чрезвычайно важное значение на пути к разработке паровой машины.

Применение ветряных мельниц, а также освоение энергии пара, стимулировали интенсивное развитие пневматики, значительный вклад в которую внес уже упомянутый О. Герике, установивший ряд важнейших свойств воздуха и выполнивший свой знаменитый опыт. Разработка фундаментальных законов пневматики принадлежит английскому ученому Р. Бойлю, установившему в 1662 г. независимо от французского физика Э. Мариот-та (1676) один из газовых законов, названный «законом Бойля — Мариотта».

В 1666 г. X. Гюйгенс высказал идею о необходимости «исследовать силу воды, разреженной силою огня», имея в виду пар. Кроме того, он направил в 1673 г. в Парижскую академию наук проект поршневого порохового двигателя, предвосхитив идею двигателя внутреннего сгорания.

Соотечественник Гюйгенса Д. Папен, помогавший ему в опытах, в 1690 г. предложил паровую поршневую машину аналогичной конструкции. Вода кипятилась, а затем охлаждалась непосредственно в цилиндре, который, таким образом, выполнял роль котла и холодильника. Но ни пороховой двигатель Гюйгенса, ни паровой Папе-на также не имели распространения на практике.

Практическое применение получил изобретенный в 1680 г. «Папенов котел» — паровой котел с предохранительным клапаном, первоначально предназначенный для «разваривания костей» и который сейчас известен всем домохозяйкам в качестве скороварки. Папен первый описал пароатмосферный цикл, в 1690 г. выдвинул идею применения силы пара для «продвижения судов против ветра», а в 1708 г. предложил проект парового судна, который остался неосуществленным.

Первую практически применимую паровую машину-водоподъемник построил в 1698 г. английский инженер Томас Севери. Его «огневой насос»

имел узкое назначение — откачку воды из подземных выработок. Котел в его машине был уже отделен от двигателя, объединенного с насосом, поршня и цилиндра в машине не было. Отделение котла от двигателя повышало эффективность установки и было важным шагом на пути создания паровой машины. В 1715 г. машина Севери была усовершенствована французским физиком Ж. Дезагюлье и была первой, появившейся в России, — ее в 1718 г. приобрел Петр для обслуживания фонтанов Летнего сада.

Дальнейшее совершенствование паровой машины связано с именем английского инженера Т. Ньюкомена, построившего в 1712 г. совместно с Д.

Колли (Коули) первую работоспособную поршневую паровую, а точнее, паро-атмосферную машину для откачки воды из шахт, в которой паровой котел был отделен от цилиндра и соединялся с ним трубкой.

«Водоподъемник» Ньюкомена — Коули стал первым тепловым двигателем, в котором появился передаточный механизм в виде балансира, связавшего насосную штангу с поршнем двигателя, и в результате двигатель конструктивно обособился от рабочей машины.

Дальнейшее совершенствование в машину Ньюкомена внес его соотечественник Г. Бейтон, который в 1718 г. автоматизировал процессы попеременного пуска пара и воды, а также снабдил котел предохранительным клапаном.

Однако даже после усовершенствований, внесенных в конструкцию ньюкоменовского двигателя Бейтоном, Смитоном и Уаттом, он до начала 1780-х гг. сохранял свое узкое назначение, ограничивавшееся откачкой воды из шахт. Хотя недостатка в попытках расширения его производственного применения не было. Так, англичанин Д. Хольз (Гуллъ) в 1736 г. первый представил проект парового судна, оснащенного машиной Ньюкомена и двумя гребными колесами, расположенными за кормой.

На этом, по существу, и закончился первый этап создания паровой машины, которая пока еще не получила широкого распространения.

Начальные опыты с электричеством

Первые сведения об электризации трением и некоторых свойствах естественных магнитов были известны еще в VII-VI вв. до н. э.

В рассматриваемый период интерес к электричеству стал всеобщим и в среде ученых он стал даже предметом моды. Но до конца XVIII в. развивалась преимущественно электростатика. В 1600 г. появился первый труд У.

Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните Земле», в котором впервые появился термин «электричество» (от греч. elektron — янтарь). В 1747 г. американский ученый Б. Франклин, один из пионеров исследования атмосферного электричества, разработал его унитарную теорию, изобрел молниеотвод (1752) и плоский конденсатор.

В 1752-53 гг. русские ученые М.В. Ломоносов и Г.В. Рих-ман исследовали атмосферное электричество с помощью «громовых машин». По результатам экспериментов была опубликована (1753) работа Ломоносова «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», а Рихманом еще в 1745 г. был изобретен «электрический указатель». Впоследствии академик Рихман погиб во время опыта с молнией. Другой русский физик, академик Ф.У. Эпинус исследовал пироэлектричество и в своей работе «Опыты теории электричества и магнетизма» предпринял первую попытку математической трактовки электрических и магнитных явлений.

Практического использования электрическая энергия в этот период не получила за редкими исключениями. Так, в Чехии в 1745 г. был впервые установлен молниеотвод для защиты от разрушительного воздействия прямого попадания молнии, который в просторечии неправильно называют громоотводом, В Англии в 1753 г. были опубликованы первые предложения по созданию электростатического телеграфа, но первая телеграфная линия между городами Мадрид и Аранхуэс была построена испанским инженером Ф.

Сильва лишь в 1785 г., полсотни лет спустя.

Создание и совершенствование механических часов

Вторым после мельницы по своей важности изобретением ремесленного периода, как уже отмечалось выше, были часы.

Появившиеся в IX-X вв. ремесленного периода башенные часы, несмотря на свое несовершенство, стали важнейшим из изобретений, которое открыло эпоху автоматических приборов, создаваемых для практических целей. В дальнейшем происходило не только совершенствование часовых механизмов, но и создание на их основе различных автоматических устройств.

Именно с часов начинали свою изобретательскую деятельность такие знаменитые механики, как Вокансон — во Франции, Кулибин — в России и многие другие.

В начале XVI в. немецким изобретателем И. Хенле-ном были изобретены переносные (карманные) пружинные часы, которые были совершеннее средневековых башенных, но и они показывали весьма приблизительное время. Большую роль в развитии маятниковых часов сыграли труды Г. Галилея и X. Гюйгенса середины XVII в., специально посвященные этому вопросу.

Галилей открыл изохронность колебаний физического маятника, но кардинальный переворот в часовом деле произвел нидерландский ученый X.

Гюйгенс. Он первый применил в 1637 г. в часах маятник в качестве регулятора хода, а также изобрел балансир со спиралью и анкерным спуском для карманных часов. Им была написана специальная книга «Маятниковые часы», являющаяся образцом сочетания научной теории с практикой.

На основе часовых механизмов начали создаваться автоматические вычислительные приборы, предшественники современных калькуляторов и других вычислительных машин. Этому способствовало в частности и развитие вычислительных разделов математики. В 1619 г. вышла работа шотландского математика Д. Непера «Устройство удивительной таблицы логарифмов», а в следующем - «Арифметические и геометрические таблицы прогрессий» швейцарского математика Бюрги. Б. Паскаль, автор теории вероятностей, в 1641-42 гг. сконструировал суммирующую машину для механизации операций сложения и вычитания, а Г. Лейбниц в 1667 г. изобрел счетную машину, ставшую образцом для дальнейших работ в этой области.

Другим направлением использования часовых механизмов было создание «андроидов» (по имени Анри Дро), или «человекоподобных» автоматов.

Это направление было связано с развитием «механицизма» и попытками философов распространить законы механического движения на живую природу.

Сами же авторы видели в своих изобретениях лишь остроумные механизмы, практическое средство приложения своих знаний и таланта.

К концу рассматриваемого периода было создано великое множество «андроидов», из которых наибольший восторг современников вызывали «Порхающая утка», «Флейтист» и «Барабанщик» французского механика Жака Во-кансона (1730-40), а также «Рисовальщик» и «Писец» выдающихся швейцарских часовых мастеров братьев Пьера и Анри Дро. В 1774 г. «андроиды» братьев Дро на выставке в Париже пользовались шумным успехом, но когда Анри повез их в Испанию, то святая инквизиция, обвинив его в колдовстве, надолго упрятала за решетку.

Зарождение приборостроения

Потребности экспериментальной техники и регулирования производственных процессов привели к зарождению новой отрасли приборостроения, возникшей на стыке науки и техники.

Задачами приборостроения являлись разработка и производство подзорных труб, микроскопов, телескопов, пневматических, гидравлических, электрических и др. приборов. Наибольшее распространение получили оптические приборы, из которых одним из первых была оптическая труба, получившая в XVII в. наибольшее распространение в армии и во флоте и вытесненная затем (в XX в.) биноклем.

В 1614 г. римский академик Линкеев ввел термин «микроскоп» (от греч. mikros — малый и skopeo — смотрю), разработку которого закончил Галилей, он же изобрел и телескоп (от греч. tele — вдаль, далеко + скоп).

Созданию оптических приборов способствовало развитие оптики как важнейшего раздела физики. В частности, Гюйгенс разработал волновую теорию света, объяснил двойное лучепреломление, он же усовершенствовал телескоп и изобрел окуляр, названный его именем.

Для получения изображения объектов и последующей их зарисовки начала применяться камера-обскура (от лат. obscums — темный) — светонепроницаемая коробка (камера) с небольшим отверстием в центре одной из стенок, через которое наблюдаемый предмет проецировался на противоположной. Этот прибор, прототип современного фотоаппарата, до его изобретения продолжительное время использовался для точных натурных зарисовок.

Изучение тепловых явлений, а затем и экспериментирование с тепловыми двигателями, потребовали создания специальных приборов для измерения температур. Один из первых таких приборов, названный «термоскопом», был создан Галилеем. Приоритет в создании практически пригодного спиртового (1709), а затем ртутного (1714) термометров (от греч. thermos — теплый + метр) принадлежит немецкому физику Д. Фаренгейту, который предложил также и температурную шкалу, названную его именем. Позднее свои шкалы предложили французский ученый Р. Реомюр (1730) и шведский ученый А. Цельсий (1742).

В 1644 г. Э. Торричелли изобрел ртутный барометр (от греч. Baros — тяжесть + метр), с помощью которого открыл существование атмосферного давления и вакуума («торричеллиевой пустоты»). В 1650 г. О. Герике из Магдебурга изобрел воздушный насос («пневматическую машину»), с помощью которого опытами с «магде-бургскими полушариями» наглядно доказал наличие атмосферного давления.

Многие экспериментальные методы и приборы разработал автор первого систематического курса физики (1739), нидерландский ученый П. Мушенбрук. В 1745 г. он изобрел первый электрический конденсатор, названный им «лейденской банкой» в честь г. Лейдена, где он проводил свои опыты. В 1650-72 гг. Герике были изобретены и изготовлены первые электростатические генераторы, так называемые электрофоры, а также приборы для измерения статического электричества, над созданием которых работал позднее французский физик Люфе.

С 1660-х гг. начинает разворачиваться производство наиболее ходовых приборов. В Голландии, например, было развернуто производство подзорных труб и микроскопов на продажу. В 1720-30 гг. при Петербургской академии были основаны специальные мастерские, в которых при участии Нартова, Ломоносова и Кулибина началось изготовление самых разнообразных приборов для научных исследований.

Развитие горного дела, металлургии литейного и металлообрабатывающего производств При мануфактурном производстве на смену сыродутному способу производства железа пришел кричной передел. При этом металлургический процесс стал включать: выплавку чугуна — доменный процесс; чугунолитейное производство — отливка готовых изделий из чугуна; кричный передел — рафинирование чугуна в кричном горне с целью получения ковкого (сварочного) железа; передел сварочного железа в сортовое.

Первые доменные печи (домны) появились в Европе с середины XIV в., а в России — с 1630 г. и работали вначале на древесном угле. Основным их недостатком являлась недостаточная мощность дутья, которая и подверглась совершенствованию в первую очередь. Для дутья в 1620 г. на металлургических заводах Герца в Германии стали применяться деревянные меха, приводимые в действие от водяного колеса, а в 1755 г. английский инженер Вилкинсон для привода воздуходувок доменного производства первый применил паровую машину.

Другим направлением совершенствования доменного процесса был перевод его на минеральное топливо - каменный уголь. Первым заменил древесный уголь на каменный, правда, частично, английский промышленник А.

Дерби (отец) в 1708 г., а его сын — в 1735 г. Первый применил кокс в доменном производстве. Но окончательный переход на кокс начался лишь с середины XIX в. после налаживания его промышленного производства.

Одна часть полученного чугуна шла непосредственно на отливку изделий, другая использовалась для передела в железо. Передел чугуна в железо осуществлялся на железоделательных заводах, где в коричневых горнах получали крицу, которую для удаления шлаков подвергали проковке на вододействующих молотах. Часть полученного железа шла непосредственно для производства изделий, остальное перерабатывалось в сортовое. Для выделки сортового железа с XVII в. стали применяться во-додействующие прокатные станы, а для производства проволоки — волочильные станы. Первый гидравлический волочильный стан был изобретен в Германии еще в 1351 г.

Сталь применялась чрезвычайно редко, в основном для мелких инструментов и дорогого оружия. Существовало три основных способа ее изготовления: плавкой в тиглях, переделом из чугуна в кричных горнах, поверхностным науглероживанием (цементацией) железных изделий в специальных печах. При отсутствии научных основ производства стали в условиях ремесленного производства существовало множество секретов; которые передавались обычно по наследству, а нередко и просто терялись.

Расширялась добыча цветных и драгоценных металлов и получение сплавов. В медеплавильном производстве последовательной плавкой в нескольких горнах выплавлялась медь, которая применялась как в чистом виде, так и в виде различных сплавов: бронзы, латуни, колокольного и подшипникового сплавов. В России получила большое развитие выплавка драгоценных и цветных металлов из полиметаллических руд на Урале и Алтае.

С 1740-х гг. на Алтае, на базе Змеиногорского месторождения, которое разрабатывалось с помощью знаменитой вододействующей системы Фролова, на Барнаульском заводе было налажено крупнейшее в России сереброплавильное производство. На заводе в 1751 г. действовало 14 водяных колес, которые обслуживали 22 рабочих механизма: воздуходувные меха, молота, толчеи, пилы и др.

Истинного расцвета получило литейное дело (литье чугуна, бронзы и др. сплавов), особенно в России. В XV в. в Москве открылся Пушечный двор для литья колоколов и пушек, а в XVI появились колокольные заводы в Воронеже, Костроме, Енисейске, Валдае. Замечательными образцами русского монументального художественного литья считаются «царь-пушка» и «царьколокол».

«Царь-пушка», предназначенная для обороны Кремля, была отлита в 1586 г. русским литейщиком А. Чеховым. Ее ствол имел длину 5,34 м, калибр — 890 мм и весил 40 т. Чудом литейного искусства является отлитая из меди в 1588 г. тем же Чеховым стоствольная пищаль с калибром стволов 50 мм.

Как и Чохов, числилась «артиллерии и колокольных дел мастерами»

также семья Моториных. «Царь-колокол», отлитый Иваном Моторинъш и его сыном Михаилом в 1735 гг., весил более 200 т, имел диаметр 6,6 м и высоту 6,14 м. Опыт пушечных и колокольных мастеров пригодился доследующим поколениям металлургов и сыграл важную роль в совершенствовании технологии литья.

Развитие металлургии и резкое увеличение производства металла дало мощный толчок развитию металлообработки и совершенствованию металлорежущего оборудования.

Токарный станок, в свое время возникший как универсальный механизм для вытачивания изделий из дерева и кости, стал находить все большее применение в металлообработке. На рубеже XVI-XVII вв. вышла книга французского ученого Ш. Плюмье «Искусство точения», переведенная в 1716 г. на русский язык по приказу Петра I. В ней был собран и систематизирован опыт, накопленный за это время токарями-ремесленниками разных стран в области обработки резанием различных материалов.

На протяжении XVII в. токарный станок подвергся значительному совершенствованию, которое состояло прежде всего в отделении привода от станка и переходе от мускульного ручного и ножного привода к гидравлическому. Дальнейшее совершенствование было связано с появлением суппорта — основного узла для закрепления и перемещения режущего инструмента.

Особого внимания заслуживает история изобретения суппорта.Это механическое приспособление заменило не какое-либо особенное орудие, а самую человеческую руку, которая создает определенную форму, приближая, прилагая острие режущего инструмента к материалу труда или направляя на материал труда, направляя на железо. Таким образом удалось производить геометрические формы отдельных частей машин с такой степенью легкости, точности и быстроты, которой никакая опытность не могла бы доставить руке искуснейшего рабочего.

Первые сведения о немеханизированном суппорте встречаются в старинной немецкой рукописи, датированной 1480 г. Позднее специальная «держалка» для резца, была описана в 1565 г. Ж. Бессоном в его «Театре инструментов». Спустя 50 лет после Бессона герцог М, Баварский, который, как и Петр I, любил проводить свой досуг за токарным станком, использовал уже более совершенную «держалку», но и ее можно было назвать суппортом лишь с большой натяжкой.

И лишь «держалку» русского изобретателя Андрея Нартова в созданном им в 1729 г. токарно-винторезном станке уже можно было назвать суппортом. С ее помощью резец не только надежно закреплялся, но и механически перемешался в продольном направлении с помощью винта, а в поперечном от копира. Только в 1794 г. Г. Модели изобрел «крестовый суппорт», представляющий две каретки, имеющие возможность независимого перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью винта. В таком виде суппорт и просуществовал до настоящего времени.

Деятельность личного токаря Петра I, выдающегося изобретателя, впоследствии первого президента Российской академии наук, А.К. Нартова вписана красной строкой в историю техники. Всего этот выдающийся изобретатель создал 13 типов токарных станков, среди которых несколько токарно-копирозальных (1718-29), токарно-винторезный с механизированным суппортом и сменными зубчатыми колесами (1738), а также зубо-фрезерный станок для нарезания зубчатых колес. В своей книге «Театрум Махинарум»

он описал технологию изготовления и сборки нескольких десятков станков.

Особого рассмотрения заслуживает его вклад в области артиллерии.

Значительному совершенствованию подверглись также сверлильные станки, которые с первой половины XVI в. стали переводиться на привод от водяного колеса. Сначала на них в основном производили рассверливание (растачивание) ружейных и пушечных стволов, потом стали переходить и на выпуск гражданской продукции.

В 1649 г. в Москве на р. Яуза было создано первое в Европе предприятие мануфактурного типа для обработки пушечных стволов, называемое ствольной мельницей. Для рассверливание канала ствола применялись станки двух типов с приводом от водяного колеса. В станках первого типа рассверливание (растачивание) осуществлялось борштангой,-которая вращалась с помощью водяного колеса и подавалась сверху вниз канатной передачей.

Во втором варианте врашался и подавался сверху-вниз под действием собственного веса сам ствол.

В 1704 г. на станке второго типа с вращающейся заготовкой швейцарец Ж. Мориц-старший первый просверлил канал в сплошной заготовке орудийного ствола, положив начало методу сплошного глубокого сверления, ставшего известным под названием «метод Морица». В 1740-х гг. его сын Мориц-младший, работавший во Франции, вместе со своими коллегами применил для этой же цели усовершенствованный горизонтально-сверлильный станок, предназначенный также для глубокого сверления.

В 1712-14 гг. на Олонецком заводе в России мастер В.И. Гении на базе водсдействующей установки создал станочный комплекс, состоящий из пилы для отрезки прибылей, горизонтально-сверлильного станка и станка для наружной обработки пушечных стволов. В это же время на Тульском оружейном заводе Марк Сидоров на той же базе создал 12-шпиндельные «вертельные» станки для сверления ружейных стволов, которые были улучшены Яковом Батищевым и могли одновременно обрабатывать по 24 ствола. Это были первые в истории многошпиндельные станки полуавтоматического действия.

К концу XVII в. наряду со сверлильными и токарными появились и горизонтально-расточные станки, которые в отличие от специализированных горизонтально-сверлильных станков для ружейного и пушечного сверления были станками универсального назначения. В связи с широким распространением воздуходувных мехов, насосов, а позднее и паровых машин, появилась острая потребность в растачивании их цилиндров. Эту проблему и помог решить указанный тип станков, на которых в принципе можно было обрабатывать и пушечные стволы.

Совершенствование огнестрельного оружия и его разделение на ручное артиллерийское Постоянные феодальные войны требовали непрерывного совершенствования оружия и прежде всего огнестрельного, которое стало решать судьбу многих сражений. Большое значение для дальнейшего его развития имело начавшееся с XV в. отделение ручного огнестрельного оружия от артиллерии.

Одним из первоначальных образцов ручного оружия была аркебуза (от фр. arquebuse), называвшаяся на Руси пищалью. Это было тяжелое ружье (или легкая пушка), заряжавшееся с дула каменными, а затем свинцовыми пулями. Пороховой заряд поджигался через затравочное отверстие вначале с помощью раскаленного прута, а позднее фитиля. Из-за большого веса и сложности изготовки стрельбу из аркебузы можно было вести лишь зацепив его с помощью крючка за какую-либо onopy, поэтому оно в переводе дословно называлось «ружье с крючком».

На смену аркебузы в XVI в., вначале в Испании, пришел мушкет (от фр. mousquet — название хищной птицы породы пустельга) крупнокалиберное (20-23 мм) ружье с фитильным замком, из которого стреляли с подставки (сошки). Мушкетами вначале вооружались стрелки королевской гвардии, называвшиеся мушкетерами, которые к концу XVI в. составляли уже половину численности пехоты. К этому времени возможности фитильного зажигания были исчерпаны и новым этапом стало изобретение кремневого искрового замка.

В середине XVII в. на смену мушкетам пришли кремневые ружья, которые в России продолжали называться мушкетами вплоть до XIX в. Вначале в них использовался для высекания искры кремневый колесцовый замок, изобретенный часовым мастером из Нюрнберга Иоганном Кифусом в 1517 г.

Позже установили, что чертежи первого колесцового замка были выполнены еще в 1482 г. Леонардо да Винчи. В 1504 г„ свою конструкцию колесцового замка предложил Даннер, но некоторые исследователи приписывают это изобретение Эттору. Этот принцип и по сей день используется в зажигалке.

При дальнейшем усовершенствовании взвод колес-ца и открывание полочки с порохом производились уже за одну операцию при взведении курка. Затем колесцовый замок был заменен на более простой и надежный ударный кремневый, в котором искра высекалась не при вращении колесца, а при ударе кремня о стальное «огниво». Это принцип добывания огня при помощи удара кресала о кремень, зародившийся, как известно, еще в каменном веке, просуществовал почти до середины XX в.

С середины XVII в. появились штыки ( от польск. sztych или нем. stich) — колющее и режущее оружие, закрепляемое на дульной части ствола ружья или винтовки. Штыком это оружие стало называться при Петре I, а вначале называлось байонетом (багинетом), поскольку местом изобретения считался французский г. Байонна. Вначале штыки насаживались перед рукопашной схваткой на деревянный штырь, вставляемый в дуло, что исключало возможность стрельбы. Позднее штык стал одеваться снаружи ствола и фиксироваться с помощью штыря на стволе и прорези на втулке штыка поворотом последнего. Поэтому позднее байонетами стали по аналогии называться и быстроразъемные соединения применяемые в фотоаппаратах, станочных приспособлениях и др. областях техники.

С конца XVI в. появился пистолет (от фр. pistolet), приоритет создания которого приписывается итальянскому мастеру Камилло Ветелли из г. Пистойя, откуда, очевидно, и пошло название. Но одна из первых миниатюрных пушек, напоминающая пистолет и хранящаяся в Стокгольме, в Национальном историческом музее, была изготовлена еще в XIV в.

Пистолеты, которые назывались вначале «маленькими ружьями», позволяли вести огонь с одной руки. Это больше всего пришлись по душе кавалеристам, и поэтому этот вид оружия.получил вначале наибольшее распространение в кавалерии. Первые пистолеты, имевшие фитильное зажигание, были сложны в обращении и малоэффективны. Поэтому широкому распространению их способствовало изобретение кремневого замка. Своеобразным образцом считается изготовленный в 1625 г. шестизарядный пистолет царя Михаила Федоровича, хранящийся в Оружейной палате Московского Кремля.

Все виды огнестрельного оружия изготовлялись в то время гладкоствольными, хотя первое нарезное ружье, названное винтовкой, появилось в Германии еще в XVI в. Вначале нарезы для простоты делались прямыми, а затем винтовыми, чтобы придать пуле (снаряду) вращательное движение, обеспечивающее большую устойчивость, точность и дальность полета.

Однако из-за сложности изготовления и несовершенства технологии нарезное оружие в рассматриваемый период не получило широкого распространения. В качестве боевого оружия винтовки стали употребляться с XVII в. лишь в подразделениях особо метких стрелков-егерей (от нем. Jager — охотник, стрелок), действовавших в рассыпном строю и кавалерии.

Развитие и совершенствование артиллерии

Широкое распространение получила и артиллерия, которая вначале отличалась большой разнотипностью. Были серпентины («змейки»), кулеврины («ужи»), фаль-конеты («соколы») и др., крупным орудиям обычно присваивали собственные имена. Орудийные стволы снаружи украшались обычно богатым орнаментом и надписями и представляли настоящие произведения искусства, в которых каждый мастер-ремесленник пытался увековечить свое имя.

К концу XVII в. число типов орудий стало сокращаться и они стали различаться по весу снаряда и калибру — диаметру канала ствола. А в зависимости от траектории снаряда стали подразделяться на пушки, предназначенные для.настильного огня, мортиры -для навесного огня, промежуточное положение занимали гаубицы.

С конца XV в. орудийные стволы стали отливаться с цапфами, позволяющими менять угол установки его в процессе ведения огня. И почти одновременно стали появляться орудийные лафеты, что значительно повысило точность стрельбы и сократило время прицеливания. Затем лафеты были поставлены на колеса, а для их перемещения стала использоваться конная тяга, которая применялась еще и во вторую мировую войну.

Для стрельбы из орудий использовались снаряды, которые назывались ядрами или бомбами и делились на зажигательные и разрывные. Разрывные ядра представляли два свинченных между собой полых чугунных полушария, которые начинялись порохом и кусками железа и снабжались медленно тлеющим фитилем. Аналогичное устройство имели и гранаты (итал. granata, от лат. granatus — зернистый) — ручной разрывной снаряд, имеющий сходство с плодом граната, полного семян.

Ручные гранаты стали применяться с XIV в., а в России — с XVII в.

Для их метания отбирались наиболее рослые и сильные солдатыгранатометчики, называемые гренадерами (франц. grenadiers, от grenade — граната). С XVIII в. гренадерскими стали называться отборные пехотные подразделения, которые комплектовались из наиболее рослых и сильных солдат.

К середине XVI в. московский гарнизон по оснащению артиллерией занимал одно из первых мест в Европе. В Москве, Новгороде, Пскове и Туле существовали «пушечные дворы»— казенные предприятия, занимавшиеся производством артиллерийского вооружения, которым на Руси ведала Оружейная палата.

В настоящее время в Артиллерийском музее Санкт-Петербурга хранится бронзовая пищаль (малокалиберная пушка), изготовленная в 1615 г., заряжающаяся с казенной части, снабженная клиновым затвором и десятью винтовыми нарезами. Она считается одним из первых, если не самым первым казеннозарядным нарезным орудием. Но, как и ручное, артиллерийское нарезное оружие по причине сложности изготовления и несовершенства технологии почти не применялось.

Значительный вклад в развитие артиллерии внес А.К. Нартов, который создал станки для сверления канала ствола и обточки цапф, а также новые способы отливки стволов и заделки раковин в их каналах. Он же изобрел оптический прицел и ряд других артиллерийских приборов, а также создал первую многоствольную артиллерийскую установку из 44 мортирок, позволявшую вести непрерывный огонь. Это был прообраз многоствольных артиллерийских установок — «катюш».

С XVI в. в России стали использоваться ракеты (от ит. roccheta) вначале для зрелищных («потешных*), а затем и военных целей. Производство и применение их поощрялось Петром I и по его указанию была издана переводная книга «Учение и практика артиллерии», в которой кроме обычной артиллерии описывалось также изготовление и применение ракет. В 1537 г.

вышла в свет работа итальянского математика и механика Н. Тартильи «Новая наука», в которой были изложены достижения того времени в баллистике и фортификации, а также применении ракет.

Совершенствование кораблей и создание военно-морских флотов С XV в. начался и в XVII в. закончился переход от гребного флота к парусному, который лишь в XIX в, стал вытесняться паровым. В XVII в. в Англии, Франции, Испании и России создаются военные флоты, государственные верфи для постройки кораблей и адмиралтейства. В состав флотов стали входить линейные корабли водоизмещением до 2 тыс. т. с мощным пушечным вооружением и парусным оснащением, позволявшим достигать скорости 12-13 узлов и более. Гребные галеры (от итал. galera) стали оснащаться парусами и артиллерией. Для этого в обшивке судна прорезались прямоугольные порты (амбразуры) для пушек, которые устанавливались на палубах.

Большие трехпалубные корабли, которые стали называться линейными, несли до 100 пушек и более 700 человек экипажа. Меньшими по величине были фрегаты (от голл. fregat) — быстроходные трехмачтовые военные корабли, имевшие до 60 пушек и применявшиеся для крейсерских операций и разведки. Самый мощный на Балтийском море флот России к 1725 г. насчитывал 32 линкора, 16 фрегатов и 85 галер.

Увеличению скорости кораблей способствовали также более рациональные очертания корпуса, который стал делаться заостренным с носа и кормы. Для обеспечения надежности и высоких мореходных качеств уже нельзя было рассчитывать лишь на опыт и интуицию мастеров-корабелов.

Понадобилась научная разработка расчетных методов проектирования и строительства и уже в XVTI в. появились первые труды по кораблестроению Вальтера Рзлея и Анто-ни Дина. К проектированию стали привлекаться и известные математики, такие как Д'Аламбер, Кондорсе, Босею и др.

Стали появляться и новинки, нашедшие применение значительно позже. Так, в 1716 г. шведский ученый Э.Сведенборг предложил конструкцию судна на воздушной подушке, приподнимающегося над поверхностью воды нагнетаемым под днище воздухом. Но начали применяться такие суда лишь с середины XX в.

Развитие искусства фортификации

Развитие артиллерии, усиление мощности ее огня и совершенствование подрывного дела вызвали подлинный переворот в искусстве фортификации (от лат. fortificatio — укрепление) — отрасли инженерного искусства возведения оборонительных сооружений.

Стены крепостей стали делать выше, башни массивнее и с несколькими ярусами амбразур. Самой большой и мощной крепостью в начале XVI в. стал Московский Кремль, насчитывавший 18 башен, с высотой стен 5-17 м и толщиной 3-6 м. Опыт возведения Московского Кремля использовался затем при возведении аналогичных укреплений Смоленска, Троице-Сергиева монастыря, Тулы и др. российских городов-крепостей.

Поскольку высокие стены и башни становились все более уязвимыми для артиллерийского огня и подведения мин, начала складываться новая система фортификации, в которой основную роль стали играть земляные укрепления, облицованные камнем лишь в некоторых местах. Вместо прежних круглых башен стали сооружаться пятиугольные бастионы (от фр. bastion). В промежутках между бастионами стали возводиться равелины (от фр. ravelin) — выдвинутые впереди рва вспомогательные укрепления треугольной формы, обеспечивающие возможность ведение перекрестного огня по осаждающим. Петр I уделял большое внимание как артиллерии, так и фортификации, а также искусству осады крепостей. При нем были переведены на русский язык наиболее авторитетные труды по фортификации.

Развитие сухопутного транспорта и строительство дорог, зарождение рельсового транспорта Заметные успехи были достигнуты и в области сухопутного транспорта, который в рассматриваемый период был исключительно гужевым.

Основная часть гужевых перевозок в России осуществлялась «ямской гоньбой» — ямщиками, набранными из государственных крестьян. Во второй половине XVI в. был создан специальный Ямской приказ, ведавший ямскими дворами (станциями) откуда отправлялись обозы и верховные гонцы.

В XVI в. в Англии впервые появился дилижанс (от фр. diligence) — многоместный крытый экипаж, запряженный лошадьми, для перевозки почты, пассажиров и их багажа, который просуществовал до появления железнодорожного и автомобильного транспорта. Пассажиры в таком экипаже могли только сидеть, поэтому в России они были прозваны «нележанцами».

В 1662 г. в Париже появился омнибус (от лат. omnibus — для всех) — первый вид общественного транспорта, в виде многоместной конной кареты, совершавшей регулярные рельсы в городах и между ними. Он просуществовал в ряде европейских стран до XX в.

Наряду с неблагоустроенными грунтовыми дорогами, которые были преобладающими, начали строиться и шоссе (от фр. chaussee — обутая) — дороги с каменным покрытием, строительство которых зародилось в Римской империи и получило наиболее широкое распространение во Франции.

С XV-XVI вв. в горном деле при добыче руды, каменного угля и других полезных ископаемых для их откатки начали применяться деревянные лежневые пути как зачатки будущего рельсового транспорта. Вначале они использовались для подземной откатки, а затем стали сооружаться и на поверхности для соединения шахт и рудников с заводами.

С 1630-х гг. при устройстве таких путей стали применяться поперечины, предшественники современных шпал. Несколько позже деревянные лежни стали покрывать железными полосами, а потом и чугунными профилями, являющимися прообразом современных рельсов. С 1720-х гг. повозки (составы повозок), перемещаемые конной тягой, стали снабжаться чугунными колесами с закраинами (ребордами).

Создание машин для текстильной промышленности

Больших успехов в рассматриваемый период достигла техника текстильного производства, что стимулировалось расширением потребности в различных тканях и одежде.

Еще в XIV в. в шелковом производстве в Италии стали применяться «крутильные машины» первоначально с ручным приводом для скручивания нитей. В XV в. их заменили ручные «самопрялки* с рогульками, позволявшие одновременно выполнять уже две операции - скрутку и намотку нитей. Позднее широкое распространение получила «самопрялка» с ножным приводом, изобретенная немецким мастером Юргеном в 1530 г., которая просуществовала в некоторых местах до настоящего времени.

В начале XVII в. в труде итальянского конструктора В. Цонка описываются уже довольно сложные шел-кокрутильные вододействующие установки. В начале XVIII в. подобные машины были освоены в Англии, а затем во Франции. Но фактически история прядильных машин начинается с 1735 г., когда американский конструктор Д. Уайет и его компаньон Л. Поль построили прядильную установку, запатентованную последним в 1738 г. Эта машина была рассчитана на двигательную силу животных и позволяла прясть без помощи пальцев рабочего.

Важнейшим изобретением в ткацком деле явился механический «самолетный» челнок, изобретенный в 1733 г. английским рабочим Д. Кэем. Он пробрасывался между нитями основы уже не вручную, а с помощью специального приспособления, что позволило не только существенно ускорить операцию, но и ткать широкое полотно. В 1745 г. Ж. Вокансон создал первый шелкоткацкий станок с гидравлическим двигателем.

В средние века хлопчатобумажные ткани в Европе не производились, а ввозились с Востока и считались индийским товаром. Об этом говорят и названия наиболее распространенных сортов хлопчатобумажных тканей, например название «ситец» происходит от бенгальского «читс», коленкор — от названия г. Калькутты и т. п. С начала XVI в. в Италии, Швейцарии и др. западноевропейских странах стали выделывать ткани из хлопчатобумажной, льняной пряжи и их смеси, а в XVII в. в Англии в Ланкашире возникли первые хлопчатобумажные предприятия. С XVIII в. ситценабивное производство распространяется в большинстве передовых западноевропейских государств.

Одновременно происходило развитие трикотажного (вязального) производства. В 1589 г. английский изобретатель У. Ли изобрел трикотажную (от фр. tricoter -вязать) машину с ножным приводом, обеспечивающим высвобождение обеих рук работника для производства ручных операций. К началу XVIII в. в Англии насчитывалось уже около 8 тыс. таких станков усовершенствованной конструкции.

Развитие книгопечатания

Поистине триумфальным можно считать достижения того времени в области книгопечатания в странах Западной Европы и в России, где оно полностью вытеснило ручную переписку книг.

В XVI в. в Венеции, Флоренции, Париже и Антверпене возникают крупные издательские и типографские предприятия — настоящие мануфактуры по выпуску книг. Высокого расцвета достигло искусство иллюстрации, наряду с гравюрой на дереве стала распространяться и гравюра на меди.

Напечатанные кириллицей в 1517-19 гг. белорусским первопечатником Ф. Скориной «Псалтирь» и 20 книг Библии являлись настоящими шедеврами полиграфического искусства. В 1564 г. русским первопечатником И. Федоровым, совместно с украинским П. Мстиславцем была выпущена первая русская датированная печатная книга «Апостол». Позднее, в 1574 г., Федоровым была напечатана первая славянская «Азбука», а в 1581 г. — первая полная славянская Библия («Острожская библия»).

Новым этапом явилось начало печатания Московской типографией светской литературы: букварей, газеты «Ведомости» (1702), учебников по математике Л. Магницкого (1702). В 1708 г. вышли первые 11 книг, отпечатанные новым гражданским шрифтом, упрощенным по сравнению с кириллицей, в разработке которого принимал участие сам Петр I.

Для удовлетворения растущих потребностей в бумаге в связи с расширением выпуска печатной продукции понадобилась механизация ее производства. Появляются «бумажные мельницы» — толчеи с приводом от водяных и ветряных двигателей для приготовления сырья из тряпья, из которого после очистки и промывки получалась бумага.

Итоги развития техники в эпоху мануфактурного производства

1. Становление и развитие мануфактурного производства, основанного на ремесленной технике, общественном разделении труда, узкой специализации работников и орудий труда.

2. Зарождение технических наук, выдвижение на первый план механики и экспериментальных методов исследования, первые работы по электричеству и магнетизму.

3. Окончательная замена сыродутного способа производства железа кричным переделом; перевод домен с древесного угля на кокс, совершенствование дутья,, развитие литейного дела и начало производства сортового железа.

4. Совершенствование сверлильных и токарных станков, изобретение суппорта и отделение привода от станка, внедрение привода от водяного колеса.

Появление горизонтально-расточных станков и станков для глубокого сверления.

5. Создание и механических часов и их совершенствование, распространение автоматических устройств на их базе.

7. Совершенствование огнестрельного оружия и его разделение на ручное и артиллерийское, появление нарезного и казенно-зарядного оружия.

8. Первый этап создания парового двигателя и попытки его практического применения.

9. Развитие водного и сухопутного транспорта. Переход от гребного флота к парусному, появление средств общественного транспорта — дилижансов, омнибусов.

10. Начало механизации текстильного производства, появление механических прядильных машин с приводом от водяного колеса.

11. Совершенствование технологии производства бумаги и дальнейшее развитие книгопечатания.

Переход от гидро- к теплоэнергетике, зарождение электротехники

Дальнейшее совершенствование гидроэнергетики. Гидродвигатель в рассматриваемый период, с одной стороны, достиг своего совершенства, с другой — наиболее четко выявилось и его несовершенство.

Наиболее ярким образцом триумфа гидроэнергетики являлась уникальная Змеиногорская гидравлическая система на Алтае, созданная в 1780-х гг. Козьмой Дмитриевичем Фроловым. Им были применены самые мощные верхнебойные (верхненаливные) колеса, по своим размерам не имевшие аналогов в мире. Применена была наиболее совершенная каскаднодеривационная система (от лат. derivatio — отведение) с длиной отводных каналов 2740 м и тремя каскадами, так что вода последовательно проходила через три колеса. При этом подводные каналы и камеры были вырублены внутри горы и таким образом было устранено промерзание. С помощью сложной трансмиссионной системы водяные колеса приводили в действие рудоподъемные, рудодробительные, рудопромывающие и водоотливные машины, а также лесопилки и кузницу. По существу это был первый в мире завод-автомат.

Детище Фролова было наивысшим достижением манифактурного периода и его заключительным аккордом, так как водяное колесо исчерпало себя — оно привязывало производство к рекам и ставило его в зависимость от непостоянства водной стихии. Водяное колесо являлось универсальным двигателем по техническому применению, но не универсальным по своему использованию в промышленности и на транспорте, поскольку было связано с водяным источником. Сильнее всего ограниченность гидроэнергетики сказывалась в металлургии и горнорудном производстве В течение 14 веков (IV-XVIII) водяное колесо исправно служило человеку, являясь энергетической основой производства, но в конечном счете потеряло перспективу. Еще большими недостатками страдали ветряные двигатели, которые использовались там, где был недостаток в гидроресурсах. Нужен был источник энергии, не зависящий от местных условий, который можно было использовать везде и обеспечивать мощность, определяемую потребностями производства.

Используя опыт, накопленный при создании водяных колес, изобретатели натолкнулись на идею создания водяной турбины, которая отличалась от водяного колеса искривленной формой лопаток и была рассчитана на большие скорости вращения. Еще в 1813 г. Алтайским механиком П. Залесовым подобная установка была построена на Сузунском заводе, но, как и детище Ползунова, опередило время и не получило тогда практического распространения.

Позднее, в 1827 г., французский инженер Б. Фурнейрон создал первую практически пригодную гидравлическую турбину, запатентованную им в 1832 г. Предложили свои конструкции водяных турбин Жан Понселе, Геншель и Жонваль, Фрэнсисе др. изобретатели. Но это были лишь первые попытки — время широкого использования турбин еще не наступило, о гидротурбинах «вспомнили» лишь в конце XIX в., когда появился новый, более достойный потребитель в образе динамо-машины для производства электроэнергии.

Зарождение и развитие теплоэнергетики

Социальный заказ на универсальный паровой двигатель предопределили как состояние и потребности производства, так и развитие науки и всплеск изобретательской мысли во второй половине XVIII в. Первым поставил задачу об универсальном двигателе в форме всеобщего перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетике как задачу государственного значения и масштаба русский теплотехник Иван Иванович Ползунов. Он первый спроектировал в 1763 г. двухцилиндровую паровую машину непрерывного действия, которая могла обеспечить непосредственный привод большинства существующих в то время машин-орудий.

Однако Ползунов своим изобретением намного опередил время. На Алтае, богатом гидроресурсами, его еще не вполне совершенное детище не могло в то время успешно конкурировать с уникальными гидроустановками Фролова. А преждевременная смерть изобретателя не позволила ему довести начатое дело до конца. Запущенная в 1766 г., уже после его смерти, в упрощенном варианте (только для привода воздуходувных мехов) машина из-за поломок была остановлена и вскоре вообще ликвидирована «за ненадобностью».

Вторая стадия создания универсальной паровой машины непосредственно связана с промышленным переворотом в Англии и главную рель в этом сыграл английский изобретатель Д. Уатт. Он оказался в нужнее время в нужном месте и потому был востребован. Он начал с того, что в 1769 г. получил патент на одноцилиндровую паровую машину простого действия, в которой рабочий ход осуществлялся под давлением пара, отводимого в конденсатор. Но эта машина не была универсальной, она выполняла узкие функции насоса для откачки воды.

Успех пришел к Уатту в 1774-84 гг., когда он создал свою знаменитую паровую машину с цилиндром двойного действия и запатентовал с целым рядом важных усовершенствований. К ним относятся прежде всего центробежный регулятор и механизмы преобразования поступательного движения штока во вращательное движение вала. Обеспечив Уатту приоритет в изобретении универсального теплового двигателя, его машина сыграла большую роль в переходе к машинному производству.

Изобретение паровой машины означало наступление второго этапа промышленной революции, первый, как известно, начался с создания и применения машин в текстильном производстве. Развитие машинного производства на теплоэнергетической базе вызвало существенное расширение производства, с другой стороны, эта база сама нуждалась в совершенствовании техники, технологии и организации производства.

Дальнейшее совершенствование машины Уатта состояло в наращивании давле-ния, которое в первых его образцах лишь незначительно превышало атмосферное. В 1800 г. американский изобретатель О. Эванс построил паросиловую установку с повышенным начальным давлением, обосновав повышение давления до 8-10 атм. Двумя годами позже английский изобретатель Ричард Тревитик совместно с Вивьеном получил патент на усовершенствованную паровую машину, в которой давление уже превышало 3 атм.

В 1804 г. соотечественник Тревитика инженер А. Вульф запатентовал машину повышенного давления в 3-4 атм. Используя расширение пара последовательно в двух цилиндрах, он добился повышения коэффициента полезного действия (КПД) более чем в 3 раза. Д. Перкинсом в 1822 г. в США и Э. Альбаном в 1828 г. в Германии были проведены опыты по созданию паросиловых установок, работающих при давлении 45-50 атм., но они опередили уровень техники того времени и не имели практического осуществления. После экспериментов, проведенных в 1850-х гг. Г.А. Гирном во Франции, началось применение перегретого пара в паросиловых установках, обеспечивающее существенное повышение их КПД.

До конца рассматриваемого периода паровая машина двойного действия Уатта, продолжая оставаться основным двигателем силовой установки подвергалась непрерывному совершенствованию с целью повышения его мощности и экономичности. Усовершенствовались котел, непосредственно паровой двигатель, а также передаточный механизм; повышалось начальное давление пара, применялись перегрев пара и его многократное расширение, наращивались скоростные характеристики. От ба-лансирного механизма, характерного для первых машин Уатта, перешли к кривошипно-шатунному, от золотникового парораспределения — к клапанному.

Успеху становления парового двигателя способствовало развитие к становление теплотехники как науки и особенно труды Ж.Б. Фурье и H.JLC.

Карно, Первый установил общие законы теплопроводности (1822), применив специальные математические методы (ряды и интеграл Фурье), второй сформулировал второй закон термодинамики и ввел (1824) свой знаменитый «цикл Карно», обеспечив практику мощным средством совершенствования тепловых двигателей.

К концу рассматриваемого периода мощность паросиловых установок стала достигать 1000 л.с. и более и под них стали отводить специальные здания для размещения котельной и машинного отделения. От паровых двигателей с помощью трансмиссионного вала и шкивно-ременных передач приводились в действие самые разнообразные производственные машины.

Кроме стационарных с 1830-х гг. стали широко использоваться, особенно в сельском хозяйстве, передвижные несамоходные паросиловые установки — локомобили (фр. lokomobile, от лат. lokus — место, mobilis — подвижный), в которых котел и паросиловая установка были объединены в один агрегат. Локомобиль был изобретен американским инженером О. Эванеом в 1805 г. и просуществовал в некоторых отраслях до середины XX в.

Зарождение и развитие электротехники

Первые шаги в исследовании электричества вплоть до конца XVIII в.

были связаны с электростатикой.

Начало было положено французским физиком 1IL Кулоном, открывшим в 1785 г. закон электростатики, названный его именем, и исследовавшим взаимодействие зарядов с помощью им же изобретенных (1784) крутильных весов. В 1791 г. вышла работа итальянского физиолога Л. Гальвани «О животном электричестве», где впервые стало фигурировать понятие разности потенциалов. От фамилии Гальвани произошли множество терминов в электротехнике: гальванометр, гальванотехника, гальванопластика и т. п.

Большое значение имело создание в 1800 г„ итальянским физиком А.

Вольта первого химического источника тока под названием «вольтов столб».

С его помощью русский электротехник В.В. Петров в 1802 г. открыл электрическую дугу и указал на возможность ее практического использования.

Он же первый наблюдал плазму — явление электрического разряда в вакууме, исследовал химическое действие тока, электрические явления в газах, электропроводность и люминесценцию. В 1807—09 гг. английский ученый, основатель электрохимии Г. Дэви также исследовал электрическую дугу и с помощью электролиза получил целый ряд химических элементов.

Уже на этом уровне электричество нашло применение в военном деле. В 1812 г. русский ученый П.Л. Шиллинг провел успешные опыты по электрическому подрыву мин.

В 1821 г. немецкий физик Т. Зеебек открыл явление возникновения термоэдс в замкнутой электрической цепи, составленной из последовательно соединенных разнородных проводников тока, спаи которых находятся при разных температурах. «Эффект Зеебека» впоследствии стал использоваться в термоэлементах, применяющихся в измерительной и холодильной технике, термогенераторах и т. п.

Период 1830-70 гг. выделяется как время зарождения и развития электротехники, появления электрических машин постоянного тока и заложения основ электромеханики. Начало электротехнике положил английский физик М. Фарадей, открывший (1831) явление электромагнитной индукции, пара- и диамагнетизм, а также законы электролиза (1833-34). Д. Максвелл, развивая в 1860-70 гг, идеи Фарадея, создал теорию электромагнитного поля, предсказал существование электромагнитных волн, разработал электромагнитную теорию света и установил статистическое распределение, названное его именем.

В первой половине XIX в. наибольшее распространение в качестве источников постоянного тока получили гальванические элементы различных систем и аккумуляторы, в которых химическая энергия превращалась в электрическую. Первоначально их практическое использование ограничивалось телеграфной связью, гальванопластикой и электровзрывателями для подрывных работ. Поэтому такие источники тока скоро перестали удовлетворять непрерывно растущее производство.

Параллельно с усовершенствованием источников тока шла разработка конструкций электродвигателей — машин для превращения электрической энергии в механическую. Открытие Фарадея подсказало новый способ получения электрического тока посредством магнитоэлектрического генератора.

На этих проблемах и сосредоточились усилия ученых и изобретателей в области электротехники.

В 1834 г. русский ученый B.C. Якоби первый изобрел электродвигатель и через четыре года опробовал его для привода судна. Одновременно Якоби создал гальванопластику, совместно с Э.Х. Ленцем исследовал электромагниты и установил обратимость электромагнитного цикла. Последнее открытие и позволило создать практически пригодный электродвигатель, так как первые его образцы в принципе преобразования прямолинейно-возвратного движения во вращательное полностью копировали паровую машину.

В 1854 г. датчанин Хиорт создал генератор с самовозбуждением, а в 1869 г. бельгиец 3. Грамм разработал во Франции первый практически пригодный генератор постоянного тока с кольцевым якорем и основал промышленное производство электрических машин.

Но в отличие от теплоэнергетики, прочно занявшей свое место в сфере производства, электроэнергетика делала в этом направлении лишь первые шаги. Предпосылками широкого применения этого нового вида энергии явились создание динамо-машины на основе самовозбуждения, надежного электродвигателя и освоение способов передачи сильных токов по проводам.

К рассматриваемому периоду относится зарождение-гальванотехники — области прикладной электрохимии, включающей гальваностегию (от гальвано и греч. stego — покрываю) и гальванопластику ( от гальвано и греч.

plastike — ваяние). Средства гальванотехники позволяли, используя электролитическое осаждение металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий, изготовлять точные клише для изготовления денежных знаков и ценных бумаг, статуи и барельефы (для Зимнего дворца, Эрмитажа, Исаакиевского собора и др.)- Основы гальванотехники в конце 1830-х гг. были заложены Яко-би, имели большое практическое значение и заслужили всемирное признание.

Расширение номенклатуры металлообрабатывающего оборудования и его совершенствование. Резкое расширение применения машин, увеличение их мощности и быстроходности, а также различных механизмов, изготовляемых все в большей мере из металла, требовало соответствующего развития машиностроения и металлообработки. И в первую очередь нужны были станки - машины, создающие машины.

Чрезвычайно плодотворной в этом направлении была деятельность известного английского механика и промышленника Г. Модесли (Модслея), который изобрел и запатентовал самоходный крестовый суппорт. В 1797 г.

он создал токарно-винтореоный станок на чугунной станине с самоходным суппортом и сменными шестернями, являющийся наиболее близким прототипом современного. В это же время он изобрел дыропробивной пресс для пробивки отверстий в листах котельного железа и сконструировал микролитический штангенциркуль. Все эти нововведения, и изобретения позволили ему в 1812 г. первому организовать массовое, механизированное производство винтов и гаек на своем машиностроительном заводе.

Потребность в расточке цилиндров паровых машин, насосов, воздуходувок и других механизмов потребовала создания необходимого станка. Таким стал горизонтально-расточной станок, созданный английским изобретателем Д. Вилкинсоном в 1775 г., который усовершенствовал существовавшие до него менее совершенные устройства для расточки. Так, десятью годами раньше И.И. Ползунов производил расточку цилиндра своей паровой машины на им же специально изготовленном для этого станке. Позже, в 1769 г., аналогичные операции на станке собственной конструкции осуществлял англичанин Д.Смитон, кому некоторые отдают приоритет в изобретении горизонтально-расточного станка.

Продолжает расширяться номенклатура и увеличиваться парк металлообрабатывающего оборудования. Кроме сверлильных, токарных и расточных начинают появляться станки и для других видов обработки. В 1817 г. Р. Роберте создал один из первых строгальных станков для обработки деталей с плоскими поверхностями. А годом позже американский изобретатель Э.

Уитни сконструировал первые фрезерный станок и разработал для него специальный многорезцовый инструмент — фрезу. Уитни и его соотечественник С. Норт, занимавшиеся изготовлением мушкетов для американской армии (1798-1812), заложили также основы стандартизации и взаимозаменяемости в оружейном производстве. Это позволило в дальнейшем осуществлять специализацию и широкое кооперирование производства.

Позднее, в 1829 г. Д. Несмит разработал свою конструкцию фрезерного станка, а в 1836 г. и более совершенную конструкцию поперечнострогального станка, получившего широкое распространение. Но наибольшую известность Несмиту принесло изобретение им в 1839 г. парового молота, конструкцию которого он сам же усовершенствовал в 1856 г, и который получил большое распространение во многих странах.

В 1839 г. швейцарский изобретатель И.Г. Бодмер получил патент на карусельный станок, представляющий токарный с вертикальной осью для обработки крупных деталей небольшой длины. Как и продольно-строгальный станок он стал незаменимым в тяжелом машиностроении.

Наступила эра автоматических станков, первым из которых был токарный автомат, запатентованный английским инженером и предпринимателем Д. Витвортом в 1835 г. Он же предложил конструкцию «резьбы Витворта», получившую широкое распространение и просуществовавшую многие десятилетия, благодаря разработанной им же системе ее стандартизации. Созданная Витвортом точная измерительная машина и система калибров для измерения деталей в массовом производстве, способствовала широкому внедрению стандартизации.

В период 1810-18 гг. механик Тульского оружейного завода (ТОЗ) П.Д.

Захава создал целый ряд станков для обработки ружейных стволов, отличающихся высокой степенью механизации, применением стружколомов и сма-зочно-охлаждающей жидкости для интенсификации процесса резания.

Среди них были станки для наружной обточки, сверления, отрезки, нарезки, обработки казенной части, протягивания и др. Следует отметить также выдающиеся успехи ТОЗа в области взаимозаменяемости ружейных деталей, которая благодаря прекрасно налаженному калибровому хозяйству начала применяться на 36 лет раньше, чем была создана Уитни в США.

Получили широкое развитие гильотинные ножницы для резки листового металла, создание которых непосредственно связано с разработкой гильотины. Гильотина была введена во Франции в 1861 г. по предложению врача Ж. Гильотена в качестве гуманного оружия для обезглавливания, но поначалу работала ненадежно, пока король Людовик XVI ее не усовершенствовал, предложив ставить падающий нож под углом. По иронии судьбы его собственная голова была отсечена с помощью такой усовершенствованной гильотины. И это не единственный пример двойного применения, когда орудия убийства впоследствии приобретали вполне мирные профессии.

Как одним из важных достижений механики являлось конструирование замков с «секретами», которое началось еще в средние века. В 1781 г. английский механик Д. Брама изобрел сверхсекретный, долго считавшийся не открываемым замок, называемый у нас «английским».

Совершенствование доменного процесса и способов переработки чугуна в железо Резкий рост машиностроения и металлообработки поставил вопрос об увеличении выплавки чугуна и переработки его в железо. Все это требовало совершенствования горнометаллургического производства и создания его научных основ. Поэтому весьма своевременным был выход в свет в 1763 г.

работы М.В. Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел», представляющей первое учебное руководство по металлургии и настольную книгу для отечественных горных инженеров и металлургов.

Уже известный доменный процесс получил дальнейшее развитие и в первую очередь за счет перевода доменных печей на минеральное топливо (кокс), увеличения их размеров и совершенствования конструкции. К концу XVIII в. подавляющая часть чугуна уже выплавлялась на коксе, была усовершенствована система загрузки домен, стали применяться системы водяного охлаждения сводов печей, В 1850 г. англичанин Парри изобрел загрузочное устройство для доменной печи. Огромное значение имело введение цилиндрических воздуходувок, приводимых в движение паровыми машинами. Впервые такая воздуходувка была предложена в 1769 г. английским изобретателем Д. Ом и установлена в 1776 г. на заводе Вилкинсона.

Получила свое успешное разрешение проблема горячего дутья и связанная с ней возможностью использования колошниковых газов, образующихся в доменной печи, которые раньше уходили в атмосферу. Первое исследование по вопросу использования доменных газов опубликовал в 1814 г.

французский исследователь П. Бертье, а в России в 1830-40 гг. решением этого вопроса успешно занимался Ф.И. Швецов.

В 1828 г. Д. Нилсону был выдан патент на первый доменный воздухонагреватель, годом позже горячее дутье начинает применяться на Александровском литейном заводе в Петербурге. В 1857 г. англичанин Э. Каупер изобрел способ подогрева воздуха отходящими газами доменной печи в устройствах, названных его именем, — кауперах. С этого времени кауперы стали постоянными спутниками доменных печей.

С совершенствованием доменного производства и ростом выплавки чугуна наметилось отставание его переработки в железо и прежде всего в Англии. Основной причиной этого было существование малопроизводительного и несовершенного «кричного передела» — традиционного способа передела чугуна на железо в кричных горнах, работавших на древесном угле. Только в 1766 г. англичане, братья Кранеджи, переконструировали кричной горн в газопламенную печь, а их соотечественник, мастер П. Оньен предложил в 1783 г. способ передела чугуна в железо, напоминающий пудлингование.

Год спустя другой английский металлург Г. Корт запатентовал пудлинговую печь, на поду которой осуществлялось пудлингование (от англ, pudding — перемешивать), которое окончательно вытеснило «кричной передел».

Пудлингование — это передел чугуна в железо в пламени пудлинговой печи, в которой топливо сгорает в топке, отделенной от загруженного в нее чугуна порогом и с ним не соприкасается. С 1817 г. пудлинговый процесс начал внедряться и в России.

В 1856 г. английский изобретатель Г. Бессемер создал так называемый бессемеровский процесс — конвертерный способ передела жидкого чугуна в сталь без подвода тепла путем продувки воздухом в специальном вращающемся сосуде, называемом конвертером (от лат. converto — изменяю, превращаю). В результате продувки избыток углерода и некоторые содержащиеся в жидком чугуне примеси быстро выгорали и он превращался в сталь, которую обычно разливали в изложницы. Но хорошую бессемеровскую сталь можно было получить только из малофосфористого чугуна, что препятствовало широкому распространению этого метода.

В 1864 г. французские инженеры Эмиль и его сын Пьер Мартен ввели в эксплуатацию отражательную печь с регенеративной (воздухонагревательной) установкой, ранее изобретенной немецкими инженерами Вильгельмом и Фридрихом Сименсами. В этой печи, названной в честь изобретателей мартеновской, можно было переделывать в сталь не только чугун, но и железный лом (скрап), который в большом количестве скапливался на предприятиях при их переоборудовании.

Мартеновский процесс не конкурировал с бессемеровским, а дополнял его, позволяя перерабатывать в частности и отходы бессемеровского производства. Мартеновское оборудование было дешевле бессемеровского, поэтому, несмотря на существенные затраты на топливо, он считался экономически выгодным. К концу XIX в. мартеновский способ стал основным процессом в производстве стали. Только за пять лет (1865-70) в результате внедрения в производство бессемеровского и мартеновского способов мировое производство стали возросло на 70%.

Уже упоминавшийся Г. Корт одновременно с изобретением пудлинговой печи запатентовал и способ прокатки железа с помощью валков (вальцов), который заменил трудоемкую операцию ковки криц под молотом. Первую практически пригодную конструкцию универсального прокатного стана создал, как считают, немецкий инженер Дэлен, в 1848 г. По другим сведениям, еще в 1830-40 гг. в Европе уже была налажена прокатка железнодорожных рельсов. В 1859 г. русский техник B.C. Пятов впервые изготовил броневые плиты способом прокатки, заменив малопроизводительный пудлинговый способ. В дальнейшем методом прокатки стало перерабатываться до 80% всей выплавляемой стали.

Зарождение порошковой металлургии

Важным событием того времени было зарождение порошковой металлургии. Началось с того, что русские изобретатели П.Г„ Соболевский и В.В.

Любарский разработали технологию изготовления монет из платины путем прессования и спекания губчатой платиновой шихты, отказавшись от дорогостоящей плавки, В 1826 г. по этой технологии на Петербургском монетном дворе была изготовлена первая партия таких монет.

Но широкого распространения в то время этот способ не получил, данную технологию «вспомнили» лишь через сто с лишним лет в связи с изготовлением керамических твердых сплавов. В 1797 г. русский ученый А.А.

Мусин-Пушкин разработал процесс ковки платины и аффинаж (от фр. affinage — очищать) — метод получения благородных металлов высокой чистоты, являющийся разновидностью рафинирования.

Истоки же порошковой металлургии ведут в глубокую древность, в эпоху зарождения керамического производства. При обжиге изделий из глин и их смесей с минеральными добавками, в результате их оплавления материал приобретает высокую прочность и твердость, в которых прежде всего нуждались режущие инструменты.

–  –  –

Резкое расширение производства стали потребовало замены существовавших в то время чисто эмпирических методов исследования научными.

Появилась новая наука — металловедение, тесно связанная с металлофизикой и представляющая научную основу для получения металлов с заданными свойствами. Ее основоположником был П.П. Аносов, который с 1847 г. и до конца жизни являлся начальником известных тогда Алтайских заводов.

В 1820-40 гг. Аносов создал новый метод получения высококачественной стали, объединив процессы плавления и науглероживания. Он же раскрыл и научно обосновал утерянный в средние века секрет получения булатной стали, который изложил в своей книге «О булатах». Успеху во многом способствовал разработанный Аносовым металлографический метод исследования с применением металлографического микроскопа, изобретенного им в 1831 г.

Растущие потребности машиностроения, оружейной и инструментальной промышленности требовали расширения производства специальных и легированных сталей и разработки их новых видов. Для раскисления и легирования сталей с 1860 г., вначале во Франции, начинается производство ферросплавов.

В 1856 (1864) г, англичанин Р. Мешет, добавив к железу довольно много вольфрама и марганца и поменьше хрома получил сплав, который по твердости оказался лишь чуть выше углеродистой стали, но мог резать металл со скоростью 8 м/мин — в полтора раза больше. Это была большая победа и несколько десятилетий инструменты из стали «мешет» считались лучшими и использовались преимущественно для обработки изделий из самых твердых металлов. Только одна улучшенная марка инструментальной стали, выпущенная фирмой «Мид-вель» могла успешно конкурировать со сталью Мешета.

В 1825 г. датский физик Х.К. Эрстед впервые выделил в свободном состоянии алюминий, а через два года немецкий химик Ф. Велер ввел новый способ его получения. Но и после совершенствования его производства он не нашел в те времена широкого применения из-за дороговизны и дефицитности.

<

Механизация горных работ

Машинизация труда на новой технологической основе захватила и горнодобывающую промышленность. На базе механизации горных работ более успешно стали решаться проблемы безопасности и улучшения условий труда горняков. Было изобретено несколько видов машин для проходки глубоких скважин, созданы установки для канатного бурения.

В середине XIX в. шахтах и на рудниках появились первые перфораторы для бурения шпуров. Первый американский паровой перфоратор, изобретенный инженером Коучем в 1849 г., оказался чрезвычайно тяжелым и неудобным в работе, поэтому традиционный нар стали заменять сжатым воздухом.

В 1857 г. французским инженером Соммелье был изобретен первый пневматический перфоратор ударного действия — бурильный молоток. С 1814 г. начинается применение «мокрого» бурения шпуров и скважин. Подача воды под давлением не только повысила производительность бурения и улучшила отвод породы из шпура, но и существенно уменьшила запыленность забоев и улучшила условия труда горняков.

Еще в конце XVIII в. начались работы по созданию врубовых машин, призванных облегчить тяжелый труд шахтеров. Так, в 1761 г. англичанин М, Мензис создал машину для подрубки угля. В следующем столетии уже существовало несколько систем врубовых машин. Так, в 50-е гг. в Англии была создана первая штанговая врубовая машина, в 1859 г. горный инженер Г.Д.

Романовский в России предложил паровую машину для бурения, получившую широкое распространение и особенно эффективную для роторного способа. С 1870-х гг. для привода врубовых машин также стал применяться сжатый воздух.

Совершенствовались методы разработки грунта и разрабатывались новые способы добычи полезных ископаемых. В 1814 г. русский механик Л.И, Брусницын изобрел машину для промывки золотосодержащих песков, а на Урале вскоре заработал прииск с использованием таких машин. Позднее (в 1840 г.) свою машину, получившую широкое распространение на приисках Алтая, предложил известный металловед П. Аносов.

В 1839 г. французский инженер Триже впервые предложил кессонный (от фр. kaisson — ящик) метод проходки шахтных стволов. Б 1864 г. другой французский инженер, Кувре, построил первый многоковшовый экскаватор (от лат. excavo — долблю) на железнодорожном ходу, который использовался при проходке Суэцкого канала.

В 20-е гг. начинается широкое применение паровых машин в рудничных подъемниках. В 1827 г. впервые на руднике «Каролина» в Рурском бассейне начали применяться проволочные канаты, изобретенные немецким инженером В. Альбертом. Механизируются не только основные (проходческие), но и вспомогательные работы в горном производстве. В 1832 г. русским изобретателем А.А. Саблуковым был изобретен центробежный вентилятор, впервые примененный в 1835 г. на Алтае, на Чигирском руднике. В этом же году он изобрел и центробежный водяной насос.

Для добычи нефти вместо желонки инженером Ива-ницким, тоже в России, был применен глубинный поршневой насос, который в зависимости от производительности приводился в действие вручную, конной тягой или паровой машиной.

Несмотря на большой поток изобретений к концу XIX в., механизация подземных работ оставалась чрезвычайно низкой. Это объяснялось дешевизной ручного труда, невысокими темпами развития горной промышленности, косностью и боязнью новизны. Аналогичное отношение к машинам наблюдалось и во многих других отраслях.

–  –  –

Подготовка переворота на транспорте началась в 1760-70-е гг. и заключалась в дальнейшем развитии путей и средств сообщения, появившихся на последнем этапе предшествующего периода (быстроходные парусные суда и шоссейные дороги), а также в первых опытах по созданию паровых судов и повозок.

Первым видом сообщения, где регулярно стала использоваться сила пара, стал водный транспорт. Наступление эпохи пара и железа совпало с периодом наивысшего развития деревянного парусного флота. Кораблестроение в основном продолжало сохранять характер ручного производства, характерного для мануфактурного периода. Совершенствование прежде всего касалось конструкции судов, увеличения их грузоподъемности и скорости хода. Улучшалась форма корпуса и совершенствовалось парусное оснащение, подводную часть корпуса стали обшивать медными листами, пеньковые якорные канаты заменялись железными цепями.

Широкое распространение получили легкие трехмачтовые шлюпы грузоподъемностью 450-550 т., с экипажем около полусотни человек и большие четырехмачто-вые барки грузоподъемностью до 1500 т и экипажем до сотни человек, почти всегда двухпалубные. Для повышения быстроходности корпус стали заострять, увеличивать длину мачт и число парусов.

Под влиянием растущей конкуренции со стороны парусных судов был выработан особый тип скоростного грузового судна, клипера — промежуточного между шлюпом и барком, с увеличенным парусным оснащением.

Клиперы могли развивать скорость до 18 узлов (35 км/ч), вдвое превышающую максимальную скорость грузовых пароходов. Но с увеличением высоты мачт и площади парусов уменьшилась устойчивость судов, для восстановления которой приходилось увеличивать вес балласта, который стал достигать 25-28% водоизмещения. А это в свою очередь снижало полезное водоизмещение, запас плавучести и ухудшало ходовые качества. Наступил кризис парусного флота и, хотя его эпоха еще не закончилась, он постепенно начал сдавать свои позиции паровому.

Переход к машинной ступени начался почти одновременно как на сухопутном, так и водном транспорте, но организация рейсов паровых судов требовала меньших капиталовложений, поэтому их производство и началось раньше. Работы, завершившееся созданием парохода, заключались прежде всего в переходе от парусного движителя к паровому и замене деревянной обшивки корпуса судна на металлическую. Первую попытку оснащения судна паровой машиной предпринял англичанин Д. Хулл еще в 1736 г., за ним француз Жоффруа в 1781 г.

Увеличение размеров корпусов и грузоподъемности судов привело к тому, что возможности дерева как конструкционного материала оказались полностью исчерпанными. Первым высказал идею построения железного судна в 1644 г. француз Мерсени, но ее удалось реализовать Д. Билкинсону лишь в 1787 г., после того как научились прокатывать стальной лист. Систематически же стальными стали делать корпуса пароходов с 1840-х гг.

В 1802 г. англичанин У. Саймингтон построил буксирный катер с машиной Уатта мощностью 10 л„с„ и гребным колесом в качестве движителя, как и у предыдущих образцов. Среди зрителей, наблюдавших за испытанием судна Саймингтона, находился и Р. Фултон — будущий создатель первого парохода. Другой француз Ж.Б. де Оксирон с компаньонами в 1774 г. пробовал использовать паровую машину в паровом судне.

Фултон, в отличие от своих предшественников, не просто применил паровую машину на железном судне, а сделал его надежным и пригодным для повседневной эксплуатации. В 1807 г. он построил колёсный пароход «Катарина Клермонт», совершивший первый рейс по р. Гудзон в США. Всего Фултоном было построено 15 пароходов. Первые паровые суда обычно повторяли установившиеся формы парусных и даже сохраняли поначалу парусное оснащение.

Второй страной после США, вступившей на путь сооружения паровых судов была Канада (1809), за ней последовала Англия (1812) и, наконец, Россия (1815). Первый пароход в Англии построил шотландец Белль в 1812 г. Первый в России пароход «Елизавета», построенный петербургским заводчиком Бердом в 1815 г., открыл регулярные пассажирские рейсы между Петербургом и Кронштадтом. А первый межконтинентальный рейс из Америки в Англию совершил пароход «Саванна» в 1819 г.

Однако для того чтобы окончательно выиграть конкуренцию с парусниками, более экономичными и быстроходными при попутном ветре, пароход кроме паровой машины и металлического корпуса должен был получить еще и новый вид движителя — гребной винт. Это гениальное изобретение Архимеда было поистине интернациональным, так как в разработке его конструкции принимали участие чешский изобретатель И. Рессель (1826-27 гг.), швед Д. Эриксон (1830-е гг.) и англичанин Д. Смит. По сравнению с гребным колесом гребной винт имел небольшие размеры, более простую и надежную конструкцию, высокий КПД, а также хорошо встраивался в корпус. Применение гребного винта и обеспечило в конечном счете полное господство парового флота к концу рассматриваемого периода.

В первой половине XIX в. пароходы стали делать из металла и оснащать гребными винтами — первое железное паровое судно было построено в Англии в 1822 г., а первый пароход с гребным винтом построил англичанин Д. Смит в 1838 г. И уже в 1842 г. такой пароход совершил свое первое кругосветное путешествие.

Кронштадтский судовладелец М.О. Бриткев на базе грузопассажирского судна «Пайлот» построил первый в мире ледокол, курсировавший между Кронштадтом и Ораниенбаумом. Началось также строительство высокоскоростных маломерных судов. В 1867 г. французский изобретатель К. Адлер построил первый быстроходный катер-глиссер (от фр. glisser — скользить).

Интенсификация судоходства потребовала создания системы каналов и других искусственных гидротехнических сооружении, а также регулирования и исправления естественных судоходных путей. Сооружение каналов, как известно, имело место и в древности, но постройка каналов совершенного типа, удовлетворяющих новым запросам судоходства, началась со второй половины XVIII в. Для подъема и перемещения судов кроме шлюзов стали применяться мощные гидравлические подъемные краны и рельсовые пути с платформами. На гидротехнических работах начали использоваться землечерпалки, краны и другие механизмы с паровым приводом.

В первой четверти XIX в. в России уже функционировало три искусственных водных системы, связывающих Балтийское море с Волгой (Вышневолоцкая, Мариинская — 1810 и Тихвинская — 1811); Березинская система, соединяющая Днепр с Западной Двиной; Кирилловский канал между Шексной и Северной Двиной и др. В 1869 г. состоялось открытие крупнейший безшлюзового Суэцкого канала, протяженностью 16 км, шириной (по дну) 22 м и глубиной 7,5 м. На его строительстве было занято 36 тыс. египетских земледельцев (феллахов).

Зарождение и развитие железнодорожного транспорта

Развитие железнодорожного транспорта шло в направлении развития железных дорог и совершенствовании паровых машин для их использования в качестве средств тяги.

После начала промышленного переворота в Англии лежневые дороги (лежневки) стали заменяться рельсовыми путями. Чтобы тяжелые вагоны (от анг. waggon — повозка) не ломали хрупкие чугунные рельсы, английский предприниматель Р.Л. Эджоуорт (Эджворт) предложил в 1786 г. составы из нескольких тележек. Они и явились предшественниками будущих поездов. В 1801-03 гг. в Англии была построена первая Сэррийская конная чугунная дорога общего пользования.

В России строительство первой заводской рельсовой дороги качалось на Александровском заводе в Петрозаводске. В 1806-09 гг. на Алтае, на Змеиногорском руднике, П.К. Фроловым, сыном знаменитого гидротехника, была построена одна из первых чугунных дорог длиной около 2 км.

Возможность использовать паровой двигатель на сухопутном транспорте появилась после того как удалось повысить его коэффициент полезного действия и снизить удельную массу. Первый шаг в этом направлении выполнил американский изобретатель О. Эванс, который в 1794 г. построил, а в 1797 г. запатентовал паровую машину высокого давления, КПД которой ему удалось повысить на 10%.

Попытки применения паровой машины на транспорте начали производиться в Англии и длительное время не выходили из стадии экспериментов, В 1802 г. англичанин Р.Тревитик построил паровую машину высокого давления и установил ее на дорожный экипаж, а в 1804 г. им же был построен и испытан первый паровоз с реечной передачей на колеса для перемещения вагонеток с углем. Однако реечный привод был несовершенным и вскоре вышел из строя, а паровоз был превращен в локомобиль.

В 1808 г. Тревитик построил более совершенный паровоз с гладкими ведущими колесами и другими усовершенствованиями, который мог развивать скорость до 30 км/ч. В том же году им была построена в Лондоне первая опытная кольцевая дорога, а в 1810 г. была пущена в эксплуатацию (от фр.

exploitation — использование, извлечение выгоды) первая в мире пассажирская железнодорожная линия Ливерпуль — Манчестер протяженностью 40 км.

Но наиболее плодотворной оказалась деятельность другого английского изобретателя Д. Стефенсона, который постарался учесть как положительный, так и отрицательный опыт своих предшественников. За период 1813-29 гг. он создал несколько конструкций паровозов, из которых наиболее удачным оказался последний, построенный в 1829 г. под названием «Ракета».

В дальнейшем конструкции паровозов непрерывно совершенствовались и в 1850 г. английский машинист Д. Никольсон предложил новый проект паровоза системы «Компаунд» (от англ. compound — составной) на основе паровой машины двойного действия с параллельным расположением цилиндров.

В России первые паровозы ввозились из Англии. В 1835 г. Е.А. и М.Е.

Черепановы (отец и сын) построили на Нижне-Тагильских заводах два паровоза с трубными котлами собственной конструкции и проложили заводскую «чугунку». Однако не получили поддержки в попытках наладить отечественное производство паровозов.

Основной заслугой Стефенсона было понимание необходимости одновременного совершенствования как самого паровоза, так и вагонов и рельсового пути. Он отказался от хрупких чугунных рельсов и перешел на железные, которые были впервые предложены в -1803 г. английским инженером Никсоном. Сначала Стефенсон переводил на паровую тягу уже существующие конные дороги, а затем приступил к постройке новых линий. В 1825 г.

была открыта построенная им первая междугородная железная дорога между Дарлингтоном и Стоктоном, протяженностью 61 км.

Совершенствовалась также и конструкция вагонов. В 1840-х гг. были введены закрытые товарные вагоны, в 50-х гг. — спальные пассажирские вагоны, в 60-х гг. -пульмановские (англ. — большие, обычно 4-осные) вагоны, вагоны-люкс, специальные вагоны для перевозки скота и др. С 1840 г. для сцепки вагонов стала использоваться винтовая стяжка, а в 1859 г. американец Вестингауз изобрел действующий от сжатого воздуха пневматический тормоз для одновременного торможения всех вагонов.

Строительство железных дорог развертывалось возрастающими темпами. В 1830 г. в Англии была открыта вторая железная дорога между Ливерпулем и Манчестером и первая в США — Чарльстон — Огаста; в 1835 г. в Бельгии и Германии, в 1837 г. в Австрии и России (Петербург — Царское Село). В России в 1851 г. было завершено строительство дороги Петербург — Москва, протяженностью 650 км. Если в 1840 г. мировая сеть железных дорог составляла 9 тыс. км, то через каждые 10 лет она увеличивалась соответственно до 40, 110 и 210 тыс. км. Одновременно велось и строительство станционных зданий для пассажиров — вокзалов (от анг. Vauxhall — увеселительное заведение близ Лондона).

В наиболее крупных городах началось строительство подземных железных дорог — метро, или метрополитенов (от фр. metropolitain — столичный). Первая «подземка» была пущена в Лондоне в 1863 г.

Зарождение автомобильного транспорта

Многовековое безраздельное господство конной тяги для перемещения повозок давно стало тормозом для развития сухопутных перевозок. Поэтому одновременно с железнодорожным стали искать возможность оснащения паровой машиной и обычный безрельсовый транспорт.

Первый автомобиль (от греч. autos — сам Ч- лат. mobilis — подвижной), а точнее, паровую повозку, хранящуюся в Парижском музее искусств и ремесел, создал в 1769-70 гг. французский изобретатель Н. Кюньо. Это была повозка с паровым двигателем для перевозки артиллерийских снарядов. После него над созданием автомобиля с паровым двигателем работали многие изобретатели.

В конце 1780-х гг. свою паровую повозку построил английский изобретатель У. Мердок, занимавшийся совершенствованием двигателя Уатта. «Паровую тележку» в 1815 г. создал чешский механик И. Божек, а десять лет спустя французский изобретатель Пеке построил грузовик с паровым двигателем и механизмом дифференциала. В то же самое время английский изобретатель Джеймс предложил конструкцию четырехколесного парового тягача со всеми ведущими колесами и передачами через карданные валы.

В 1830 г. в Англии и Франции появились первые колесные тракторы (от лат. traho — тащу) с паровым двигателем, а в 1837 г. Д.А. Загряжским в России был запатентован гусеничный ход, давший толчок к созданию гусеничных тракторов. В 1831 г. на линии Лондон — Стратфорд было впервые организовано движение паровых омнибусов (дилижансов) в качестве общественного транспорта по обычным дорогам. Однако на обычном транспорте, в отличие от железнодорожного, паровой двигатель так и не прижился вследствие громоздкости и низкого КПД, а двигатель внутреннего сгорания (д.в.с.) находился еще в стадии разработки.

В 1860 г. французский изобретатель Э. Ленуар создал газовый двигатель, действующий по принципу парового двигателя Д. Папена, который был признан как первый практически пригодный д.в.с. Пару лет спустя его соотечественник Д. Роша выдвинул идею использования д.в.с. для безрельсового транспорта, которая была осуществлена несколькими годами позже.

Создание велосипеда

Принципиально новым видом транспорта, ориентированным на мускульную энергию человека и оказавшимся на редкость перспективным, стал велосипед (от лат. velox — быстрый; рез — нога).

Идея самоката, витавшая еще в глубокой древности, была реализована во времена Римской империи. Уже в те времена дети катались, стоя одной ногой на доске, под которой были установлены два колесика, одно из которых управлялось вертикальным рулем. Роджер Бэкон в 1257 г. писал, что возможно устройство самодвижущихся повозок, без животной тяги, а знаменитый художник А. Дюрер вычертил десяток вариантов таких повозок для императора Максимилиана.

В 1751 г. нижегородский крестьянин Л. Шамщуренков построил самобеглую коляску, которая могла передвигаться по пересеченной местности, управляемая двумя пассажирами. Сидя второй десяток лет в тюрьме, он писал, что на их задней оси можно часы пристроить, «чтобы версты считать», а также надумал построить «самобеглые сани», которые «могут и морем ходить». До нас дошли 10 чертежей и описания трех- и четырехколесных самобеглых колясок И.П. Кулибина, снабженных педалями, маховым колесом для устранения неравномерности хода, коробкой скоростей, системой торможения и подшипниками для уменьшения трения.

Ближайшим прототипом велосипеда считается примитивный самокат конца XVII в., представлявший брус на двух колесах, переднем и заднем, нередко украшенный бутафорскими головами лошади или иного зверя. Сидя на боусе и отталкиваясь ногами, можно было, балансируя, ехать по инерции.

Приняв такой селерифер (быстроход) за основу, немецкий изобретатель К.

Дрейзе в 1817 г. убрал всякую бутафорию, снабдил его седлом и рулем для переднего колеса, назвав «дрезиной». Это название потом закрепилось за изобретенной Дрейзе железнодорожной тележкой с мускульным приводом.

Француз Динер в 1818 г. первый получил патент на «дрезину» в своей стране и назвал его велосипедом (фр. velocipede). Первыми его взяли на вооружение сельские почтальоны для доставки корреспонденции. Но близким к современному детскому велосипеду он стал после того как немецкий изобретатель Миниус в 1845 г. приделал ему педали. Одновременно француз Мишо поставил тормоз, и он же в 1868 г. первый организовал фабричное производство велосипедов.

Вначале велосипеды делались из дерева, металлическими были только шины да крепежные элементы, поэтому были тяжелыми как по весу, так и на ходу и назывались в простонародье «костотрясами». Но они быстро совершенствовались: с 1867 г. появились металлические спицы, через год — рама, а еще через год — шарикоподшипники на колесах. В 1868 г. француз Тевенон изготовил шины из каучука, в 18SO г. английский ветеринар Денлоп изобрел пневматические шины, в 1884 г. была введена цепная ускоряющая передача, а в 1897 г. он был снабжен обгонной муфтой (механизмом свободного хода). В 1896 г. в Англии из 30 тысяч патентов на изобретения 5 тысяч касались велосипеда, продолжают активно «изобретать велосипед» и в наше время.

Развитие техники связи

Еще в XVI в., вначале во Франции для осуществления регулярной связи возникла почтовая (польск. poczta) служба, занимающаяся пересылкой всякого рода корреспонденции. Сам термин «почта», очевидно, произошел от слова «пост*, которое на Руси означало ямской двор. Для осуществления регулярных почтовых перевозок были введены особые виды почтовых карет, а также почтовые ящики. Вплоть до конца XVIII в. наибольшая быстрота передачи даже самых экстренных сообщений определялась на суше скоростью конных курьеров, а на море — скоростных парусных судов. Исключение составляла «голубиная почта», не получившая широкого распространения. Поэтому развитие и совершенствование техники связи стало одной из важнейших проблем, требующих своего разрешения.

Резкий рост почтовых отправлений потребовал коренной реформы почтового дела и прежде всего упрощение оплаты почтовых услуг. С этой целью главой британского почтового ведомства Роулендом Хиллом в 1840 г.

были введены в употребление приклеиваемые марки, первыми из которых были известные среди филателистов «черный пенни» (марка в 1 пенни) и марка в 2 пенса. В 1843 г. к выпуску марок приступили Бразилия и Швейцария, в 1845 г. — США, затем Франция и другие страны, в том числе и Россия (1858).

Важнейшее место принадлежит телеграфной (от греч. tele — вдаль, далеко + граф) связи — передачи на расстояние дискретных (буквенноцифровых) сообщений с записью их в пункте приема.

В первой четверти XIX в. в Европе, включая Россию, значительное распространение получил оптический телеграф, который зародился еще в древности в виде сигнальных костров и развился в систему визуальной связи с использованием семафорной азбуки. Его изобретателем считается французский механик Клод Шапп (1793), по проекту которого в 1794 г. была построена первая телеграфная линия Париж — Лилль, а в 1798 г. Париж — Брест. Совершенствованием оптического телеграфа занимался И.П. Кулибин, который разработал свой код и сконструировал остроумный механизм для его передачи.

Передающее устройство оптического телеграфа представляло систему подвижных крыльев или реек и фонарей, зажигаемых ночью или в пасмурную погоду. Линия оптического телеграфа состояла из цепочки станций (башен), отстоящие друг от друга на расстоянии прямой видимости (до 30-40 км). Каждая такая станция с помощью специального кода принимала депешу (фр. depeche — спешное уведомление, телеграмма) и передавала ее дальше.

Другой французский инженер Ж.П. Шато, приглашенный в Россию, создал свою, более совершенную по сравнению с «шапповской» систему, благодаря которой на передачу одного сигнала затрачивалось в среднем по 0,35 мин. По системе Шато в 1839 г. была создана самая длинная (1200 км) в Европе линия телеграфа между Петербургом и Варшавой. Но оптический телеграф стал лишь первым этапом развития этого вида связи — будущее было за электрическим телеграфом.

Создание электрического телеграфа началось в 1802 г. с предложения испанского инженера Ф. Сальва и опытов С.Т. Земмеринга (1809) по созданию электрохимического (электролитического) телеграфа, который не оставил заметного следа в телеграфии. Большее распространение получил электромагнитный (стрелочный) телеграф, основы которого заложил русский изобретатель П.Л. Шиллинг, продемонстрировавший свой аппарат в 1832 г.

Передача знаков в системе Шиллинга производилась за счет изменения положения стрелок в аппарате приемной станции. По его системе в 1833 г. в Геттингене немецкими учеными К.Ф. Гауссом и В.Э. Вебером была построена экспериментальная линия, а в Англии с небольшими изменениями была применена (1832) У.Ф. Куком и Ч. Уитстоном. Основным недостатком стрелочных телеграфных приемных аппаратов было отсутствие фиксации передаваемых знаков.

Б.С.Якоби, занимавшийся стрелочным телеграфом с 1839 г., применил самописец для фиксации передачи в виде ломаной линии с последующей ее расшифровкой. В 1843 г, по его проекту была проложена подземная телеграфная линия между Петербургом и Царским Селом. В Германии устройством подобных самоотмечающих стрелочных систем занимался инженер К.А. Штейнгель, в США — С.Ф. Морзе.

В 1837 г. американский изобретатель С. Морзе разработал электромеханический телеграфный аппарат, включающий передатчик — телеграфный ключ и приемник электромагнит, управляющий работой пишущего механизма. Годом позже он же разработал «азбуку Морзе» - код, в котором каждый знак (буква) представлялись в виде комбинаций тире и точек с помощью посылок электрического тока разной продолжительности.

Уже упоминавшийся Якоби, разработавший систему вертикального стрелочного телеграфа и несколько типов телеграфных аппаратов, в 1850 г.

изобрел первый буквопечатающий аппарат. Правда, широкое распространение получил аппарат американского конструктора, выходца из Англии, Дэйвида Юза, который был создан пятью годами позже.

Наряду с воздушными начинают сооружаться и подземные кабельные телеграфные линии, протяженность которых непрерывно возрастала. В 1840х гг. встал вопрос о прокладке межконтинентальных подводных кабельных линий, вступили в строй две трансатлантические кабельные линии между Англией и США, потом кабельная линия соединила Америку с Индией.

Для передачи корреспонденции на короткие расстояния начинает применяться пневмопочта. Корреспонденция в этом случае закупоривалась в легкие алюминиевые цилиндры, которые за счет напора или разряжения воздуха перемещались по металлическим трубам. Первая такая установка была пущена в 1854 г. в Лондоне, затем в Париже, Вене и др. крупных городах Европы. В настоящее время наибольшее применение пневмопочта получила в больших библиотеках, крупных научных учреждениях и т. п.

Зарождение воздухоплавания и военного судостроения

Вслед за гражданскими паровая машина появилась на военных судах, среди которых было и первое военное паровое судно «Демологос», построенное Фултоном. Первое военное судно в Англии было построено в 1814 г. А в 1797-1806 гг. тот же Фултон разработал проект деревянной подводной лодки, приводимой в движение мускульной силой экипажа, название которой «Наутилус» использовал писатель-фантаст Жюль Верн в своем известном романе.

Началось освоение воздушного пространства. Французы, братья Жозеф и Этьенн Монгольфье в 1783 г. совершили первый длительный (на расстояние 8 км) полет на воздушном шаре-аэростате собственной конструкции.

Именно водородные аэростаты стали в этот период основным видом летательных аппаратов, а их широкое распространение имело место благодаря достижениям химической технологии, позволившей производить в большом количестве водород.

Реализуется идея управляемых полетов и интенсивно разрабатывается идея полетов на аппаратах тяжелее воздуха. В 1852 г. француз А. Жиффар впервые совершил полет на аэростате с паровым двигателем, названном дирижаблем (от фр. dirigeable — управляемый). А в 1842 г. английский механик У. Хенсон подал заявку (и получил патент) на летательный аппарат для перевозки пассажиров и почты, представляющий моноплан с фюзеляжем, верхнерасположенным крылом и двумя толкающими винтами.

Получила практическое осуществление и выдвинутая еще Леонардо да Винчи идея полета и спуска с помощью парашюта (от фр. рагег — предотвращать + chute — падение). В 1785 г. француз Бланшар первым изобрел парашют, а его соотечественник Ж. Гарнерен два года спустя совершил первый прыжок.

Совершенствование стрелкового оружия и артиллерии, появление ракет Вплоть до 1820-х гг. в употреблении были в основном гладкоствольные ружья, пистолеты и другие виды ручного оружия, заряжавшиеся с дула. Процесс заряжания был сложным, медленным и ненадежным Такое оружие было снабжено замком с кремневым курком, требовавшим замены после каждых трех десятков выстрелов.

Новым этапом совершенствования стрелкового оружия стало вытеснение гладкоствольного оружия нарезным, которое происходило на протяжении многих десятилетий. Первым нарезной штуцер изготовил француз А.

Дальвиль в 1826 г., но его распространение сдерживалось заряжанием с дула, поэтому гладкоствольное оружие преобладало до конца века. В 1827 г. немецкий изобретатель Иоганн Дрейзе сконструировал «игольчатое ружье», в котором использовался ударно-капсюльный принцип зажигания пороха, как в современном оружии. Впоследствии он изобрел казенно-зарядную, нарезную винтовку с трубчатым затвором, которая была в 1867 г. принята на вооружение в России. В 1832 г. француз Лефоше ввел в употребление охотничьи ружья, заражавшиеся с казенной части.

Параллельно с винтовкой совершенствовался и патрон. Применение унитарных патронов, которые содержали в себе в качестве единого целого все элементы выстрела, обеспечили игольчатому ружью высокую скорострельность и устранение опасности прорыва газов через щели в казенной части. Вначале использовалась бумажная гильза, а капсюль располагался в донышке пули, поэтому для его поражения игла должна была прежде пронизать весь пороховой заряд. Этот недостаток удалось устранить в 1861 г. французу Потге, который изобрел первый центральновоспламеняемый патрон. В 1849 г. француз Л. Флобер предложил латунную гильзу, которую в 1856 г. улучшил Берингер, а американец Д. Вессон наладил их машинное производство.

В 1849-54 гг. С. Кольт совместно с Э. Рутом основали фабрику ручного автоматического оружия, работающую на принципах взаимозаменяемости и использования полуавтоматического оборудования. И заключительным аккордом на данном этапе было создание в 1860 г. американцем К. Спенсером магазинной многозарядной винтовки. Кстати, многозарядные револьверы с вращающимся барабаном на 5-6 патронов, усовершенствованной конструкции С. Кольта появились намного раньше — в 1836 г. Дальнейшее совершенствование винтовок было связано с изменением конструкции затворов — появились системы X. Бердана, В. и П. Маузеров, Гра и др.

С самого начала развития ручного огнестрельного оружия, с момента его отделения от артиллерии прослеживалась тенденция снижения калибра, которое обеспечивало существенное снижение веса оружия, отдачи при выстреле, затрат на боеприпасы и увеличение дальности стрельбы. Однако реализация этой тенденции была связана с уровнем развития техники и технологии глубокого сверления, совершенствованием конструкции ружейных сверл и станков для глубокого сверления.

В период наполеоновских войн и позже применялись гладкоствольные пушки, заряжавшиеся с дула сплошными или разрывными снарядами (ядрами). Материалом для стволов морской артиллерии служил чугун, полевой — бронза, а в качестве взрывчатого вещества применялся черный (дымный) порох. Подлинным переворотом в артиллерии явилась замена бронзовых и чугунных орудий стальными, что стало возможным по мере расширения производства стали, особенно после появления способа Бессемера.

Совершенствование конструкции артиллерийских систем было связано также с успехами машиностроения и металлообработки, в частности с развитием способов глубокого сверления стволов пушечными сверлами. Русский ученый-металлург П.М. Обухов в 1856 г. разработал способ получения высококачественной литой стали для артиллерийских стволов и наладил ее производство. Им же был построен пушечный завод, на котором в 1867 г. была создана знаменитая 9-дюймовая пушка системы Маиевского, положившая конец крупповской монополии. В 1850-е гг. появляется нарезная артиллерия.

Наиболее знаменательным в военном деле является создание с 1817 г.

боевых ракет, начатое русским ученым-артиллеристом А.Д. Засядко, создавшим несколько типов, разработавшим тактику применения и организовавшим их производство. В артиллерии английский генерал X. Шрапнел (1803) ввел новый вид разрывных снарядов, начавших применяться еще со второй половины XVI в. «Шрапнельный» снаряд, начиненный картечью, взрывался в заданной точке траектории и отличался большим поражающим действием. В 1820 г. француз Пексан изобрел взрывную бомбу, прототип современной гранаты.

Разработка взрывчатых веществ и совершенствование техники взрывных работ Одновременно с совершенствованием огнестрельного оружия разрабатываются и вводятся новые взрывчатые вещества. Возможности этого обеспечивались быстрым развитием химической промышленности.

В 1830 г. был изобретен огнепроводный (бикфордов) шнур, в 1845-46 гг. был получен пироксилин, являющийся основным компонентом бездымного пироксилинового пороха; а через один год итальянский химик А. Собреро изобрел нитроглицерин, применяющийся для изготовления нитроглицериновых взрывчатых веществ, бездымных порохов и в медицине. Но, бесспорно, наиболее важным было изобретение в 1863 г. шведским изобретателем и промышленником, учредителем Нобелевской премии А. Нобелем динамита, получившего на него патент в 1867 г. Им же были изобретены в качестве взрывчатого вещества глицерин (1862), ртутный капсюль-детонатор (1867), а позднее (1890) и взрывчатая желатина, ставшая основным компонентом желатиновых динамитов.

Разработка механических прядильных и ткацких станков

С создания и распространения новых рабочих машин в текстильном производстве начался в 1760-х гг. первый этап промышленного переворота.

К этому времени в английском текстильном производстве возникла резкая диспропорция между ткачеством и прядением, которую заложило изобретение в 1733 г. английским механиком Д. Кэем «самолетного» челнока. Резкий подъем производительности ткачества вызвал отставание прядильного производства, проблемы которого не смогла решить прядильная машина Д. Уаетта.

В 1765 г. рабочий-механик Д. Харгривс из Ланкашира изготовил «самопрялку», которую он назвал именем своей дочери «Дженни» и запатентовал пять лет спустя. Вся сущность изобретения состояла в том, что вращающееся веретено устанавливалось на каретке, совершающей возвратнопоступательные движения. Отдаляясь от пучка пряжи, веретено вытягивало нить, приближаясь — скручивало и наматывало. Таким образом удалось механизировать основные операции вытягивания и скручивания нити.

Поскольку на каретку можно было поставить сразу несколько веретен, сначала их было 8, а затем было доведено до 18, производительность труда резко возрастала. Благодаря простоте конструкции, дешевизне изготовления и применения ручного двигателя, «Дженни» получила широкое распространение и уже в 1788 г. в Англии количество таких машин составляло 20 тысяч.

В 1769 г. английский предприниматель Р. Аркрайт, используя принцип машины Уаетта и изобретения механика-часовщика Т. Хайса, запатентовал свою машину, рассчитанную на использование водяного колеса, потому она и называлась «ватерной» (от англ, water — вода). Машина Аркрайта была предназначена для применения в крупном производстве при выработке грубой и крепкой пряжи. Такое крупное производство в виде первой фабрики (прядильни) и было им организовано в 1771 г. в Кромфорде.

Машины Уаетта, Харгривса и Аркрайта завоевали мировую славу, но мало кому было известно, что в 1760 г. русский механик Р. Глинков построил 30-веретенную «самопрялочную машину», с приводом от водяного колеса, в которой были полностью механизированы операции прядения и перемотки льняной пряжи.

В дальнейшем прядильные машины продолжали совершенствоваться в направлении их механизации и повышения производительности. В 1779 г.

английский изобретатель С.Кромптон сконструировал свою прядильную «мюль-машину», которая в дальнейшем была улучшена Келли и стала пригодной для выработки тонкой и прочной пряней. Дальнейшее совершенствование мюль-машин шло за счет увеличения количества веретен, число которых к 1800 г. было доведено до 400. Позднее, в 1825-30 гг., англичанин Р.

Роберте изобрел сельфактор-автомат «мюль-машину», а в 1834 г. его соотечественник Джеймс Смит внес существенные изменения в автоматизацию прядильных машин. В 1810 г. француз Жирар создал машину для механического прядения льна. В результате была полностью решена проблема производства пряжи.

Появилась острая нужда в высокопроизводительном ткацком станке и в 1785 г. английский изобретатель Э. Картрайт создал механический ткацкий станок с ножным приводом. В 1801 г. французский изобретатель Ж. Жаккар в ткацком станке собственной конструкции («машине Жаккара») использовал механизм с перфокартами для настройки на различные узоры на тканях при производстве ковров, скатертей, декора и т. п. В 1804 г. станок Жаккара демонстрировался на промышленной выставке в Париже.

Совершенствовались также машины для производства трикотажа и очистки сырья. В 1769 г. в Англии была создана первая механическая трикотажная машина для вязания трикотажного полотна и штучных изделий. В 1793 г. американец Э. Уитни изобрел хлопкоочистительную машину.

В 1785 г. французский химик К.А. Бертолле предложил способ отбеливания тканей хлором, а в 1798 г, англичанин С. Теннант разработал способ приготовления белильной извести для крашения тканей.

Механизация сельскохозяйственного производства Механизация в сельском хозяйстве проходила значительно медленнее, чем в промышленности и на транспорте, и вначале затрагивала лишь наиболее трудоемкие работы. Прежде всего усовершенствовались рабочие машины (плуги, культиваторы, сеялки, жатки и сноповязалки и др.), которые применялись не на всех операциях и были рассчитаны в основном на конную тягу.

Совершенствованию подверглись прежде всего металлические плуги, пришедшие на смену деревянным сохам. В 1802 г. англичанин Р. Рансор сделал цельный плуг из чугуна, а в 1819 г. американский фермер П. Вуд сконструировал чугунный плуг разборного типа. В 1833 г. шотландский кузнец Д.

Дир создал цельнометаллический плуг с лемехом и отвалом, заменивший конный деревянный однолемешный плуг, изобретенный в Голландии в конце XVII в. В 1850-х гг. русский инженер Э.П. Шуман сделал так называемый южно-российский цельнометаллический плуг с широким полувинтовым отвалом.

Для механизации посевных работ стали применять сеялки и одна из первых была создана англичанином Куком в 1785 г. Еще большую проблему представляла механизация уборочных работ. Первая жатвенная машина, работающая по принципу ножниц, была построена англичанином Г. Оглем в 1822 г., а в 1826 г. появилась «жнея» шотландца Белля.

Первую практически пригодную молотилку, рабочим органом которой являлся барабан с билами, построили в 1785 г. в Шотландии отец и сын Майкл. В 1840 г. Тернер в США предложил вместо выбивания современный принцип вычесывания зерна, который и получил преимущественное распространение. А русский изобретатель А.Р. Власенко создал свою жнеюмолотилку на конной тяге, которая являлась первым комбайном (анг. combine — соединение) — агрегатом или совокупностью нескольких машин для выполнения нескольких производственных операций. В 1850 г. в США был выдан патент на первую хлопкоуборочную машину.

С 1830-х гг. начался перевод сельскохозяйственных машин с конной на механическую тягу. С начала указанного десятилетия в Англии и Франции появились первые паровые колесные тракторы, а в 1832 г. англичанин Дж.

Хиткоут получил патент на плуг, который перемещался с помощью троса, наматываемого на ворот стационарной паровой машины. Аналогичные «паровые плуги», перемещаемые с помощью троса от локомобиля, в середине XIX в, предлагали и другие изобретатели, но они не нашли широкого распространения для вспашки. Еще менее перспективным оказалось применение паровых тягачей (тракторов) из-за их большого веса и плохой проходимости.

Более перспективным оказался локомобиль в качестве привода стационарных сельскохозяйственных машин: молотилок, веялок и др. С середины XIX в. в связи с увеличением запасов зерна для хранения потребовалось строительство специальных хранилищ — элеваторов (от лат. elevator — поднимающий). Один из первых элеваторов был построен в США в 1846 г.

Зарождение и развитие химической промышленности

Среди новых отраслей производства, достигших наибольших успехов в эпоху промышленного переворота, следует прежде всего назвать химическую промышленность.

Значительные успехи химической технологии были непосредственно связаны с достижениями химической науки. В первую очередь получили развитие отрасли химической промышленности для производства кислоты, соды, хлора и других химических веществ, которые необходимы для получения удобрений, красителей, фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ и др.

Наибольший вклад в химическую науку и развитие химической промышленности, безусловно, внес выдающийся русский ученый Д.И. Менделеев, открывший в 1869 г. свой периодический закон химических элементов, являющийся основополагающим законом естествознания. Он непосредственно разработал основы теории растворов, изобрел один из видов бездымного пороха и предложил крекинг-процесс — промышленный способ фракционного разделения нефти. Как выдающийся научный и общественный деятель он активно пропагандировал применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве и орошение засушливых земель, В 1780-90 гг. Н. Леблан основал заводское производство соды из поваренной соли, который непрерывно совершенствовался, пока в 1860-е гг. ему на смену не пришел более производительный аммиачный способ бельгийского изобретателя Э. Сольве. Совершенствовалась также технология производства серной кислоты, в котором в качестве исходного сырья вместо серы стали использовать колчеданные (пиритные) огарки.

Получило развитие и технология производства соляной и азотной кислот. Соляная кислота, которая вначале являлась отходом при выработке соды, стала важнейшим компонентом при производстве хлора и хлорной извести. Предложенный в 1785 г. Бертолле во Франции, а в 1785 г. С. Теннантом в Англии способ отбелки тканей хлорной известью в XIX в. получил широкое распространение в текстильной промышленности.

В 1842 г. выдающийся русский химик Н.Н. Зелинский получил синтетическим путем красящее вещество анилин из нитробензола, добываемого из каменноугольного дегтя. В 1850-е гг. в англичанином У.Перкином был открыт мовеин, немецким химиком А.Гофманом - розанилин, поляком Натансоном и французом Бергеном — фуксин. В результате были заложены основы ани-локрасочной промышленности, получившей наибольшее развитие в Германии.

Основы целлюлозно-бумажной промышленности заложил английский химик Ф. Хаутон, разработавший в 1857 г. химический способ получения целлюлозы путем обработки древесной массы горячим раствором каустической соды. Немного позже, в 1869 г. Д. Хайет в США получил на основе нитрата целлюлозы и пластификатора самый первый вид пластмассы — целлулоид, который из-за горючести позднее был вытеснен другими, несгораемыми видами пластмасс.

К рассматриваемому периоду относится также зарождение прикладной электрохимии, основы которой заложил русский ученый B.C. Якоби. В 1840 г. вышла его знаменитая книга «Гальванопластика, или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов с помощью гальванизма». В 1864 на Международной выставке в Париже демонстрировались его достижения, принесшие ему всеобщее признание и заслуженную славу.

Открытия Якоби, выполненные им в 1838 г., непосредственно заложили основы гальванотехники — области прикладной электрохимии, включающей гальваностегию и гальванопластику и охватывающей процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. При этом гальваностегия (от имени Л.Гальвани + греч.

stego — покрываю) представляет нанесение металлических покрытий методом электролитического осаждения, а гальванопластика (от гальвано + греч.

plastike — ваяние) — получение точных металлических копий методом электролитического осаждения.

Метод гальванопластики получил широкое распространение в изготовлении точных и однотипных клише для печатания денежных знаков и государственных ценных бумаг. В гальванотехнической мастерской, организованной Якоби, было изготовлено много замечательных произведений искусства, таких как статуи и барельефы Исаакиевского и Петропавловского соборов, Эрмитажа и Зимнего дворца, Большого театра в Москве и др.

Развитие строительства и благоустройство

Рост городов и концентрации населения потребовали коренного изменения в качестве и технологии его обслуживания в соответствии с резко возросшими бытовыми запросами человека. Возросли требования к технике сооружения жилых, производственных и торговых зданий и иных сооружений, к санитарной технике, технике отопления, освещения и прочим видам благоустройства. В эпоху промышленного переворота объем строительства по сравнению с мануфактурным периодом вырос в десятки раз, резко увеличилось производство строительных материалов. Резко возросшее производство кирпича потребовало совершенствования машин по его формовке и печей для обжига, начали создаваться мощные кирпичные заводы.

В 1824 г. английский каменщик Д. Аспдин изобрел романский (от лат.

romanus — римский), а через несколько лет — портландский (по названию пва Портленд в Англии) цемент. Портландцемент, систематическое применение которого началось с середины XIX в., и по сей день является основным видом цемента, отличающимся способностью к быстрому схватыванию и просыханию.

С 1830-х гг. началось использование металлов в качестве строительных материалов вначале при возведении промышленных и торговых зданий, а потом и жилых. Приверженцем применения металлических конструкций в сочетании со стеклом и бетоном был английский инженер У. Ферберн. В 1840х гг. такие здания начали сооружаться в России, а в 1851 г. в Лондоне был построен Хрустальный дворец, ставший образцом сооружений нового типа.

Но преобладающими сталь и бетон стали при переходе на многоэтажное строительство, при возведении «небоскребов» в последующие периоды.

Тормозом к повышению этажности строительства был недостаток в подъемных кранах для высотного строительства, а также несовершенство лифтов. Гидравлические лифты были тихоходными, а паровые к середине XIX в. еще не получили широкого распространения. Поэтому жилые дома обычно строились не выше 4-5 этажей.

В больших городах началось устройство централизованных систем водоснабжения и канализации. В Москве в 1805 г, была пущена в эксплуатацию Мытищинская система водоснабжения. Выли созданы системы канализации в Гамбурге — в 1842 г., в Лондоне г— в 1853 г., в Париже — в 1856 г., затем в Брюсселе, Берлине и др. городах.

Совершенствование способов освещения и добывания огня

Освещение жилищ и мест общественного пользования в рассматриваемый период отличалось большим разнообразием и определялось уровнем достатка.

Многие деревенские избы по-прежнему освещались допотопной лучиной из смолистой древесины, вставленной в светец — деревянную или металлическую стойку, под которой устанавливалось корытце с водой или песком. Широко использовались также каганцы — глиняные плошки с фитилем, заполненные жиром в качестве горючего. В зажиточных домах использовались дорогие тогда восковые свечи, устанавливаемые в подсвечниках на одну свечу — шандалах и на несколько канделябрах и люстрах. Их ценность, художественные достоинства, а также число зажженных свечей определялось уровнем достатка их хозяев, В затрапезных помещениях и дворницких жгли сальные свечи в дешевых подсвечниках и фонарях.

Восковые свечи («Церей») и сальные («фебацей») были известны еще в Византии. Производством свечей вначале занимались мыловары и пекари, первые получали жир или воск, вторые — делали из них свечи. В начале XIX в. после многочисленных опытов по расщеплению жиров французскими химиками был получен стеарин (греч. stear — жир, сало). А вскоре (с 1817 г.) появились лучше и дольше горевшие, более прочные и дешевые стеариновые свечи, фабричное производство которых было налажено в 1830-е гг. во Франции Милли и Мотаром. Позже, в 1837 г., появились также парафиновые свечи. Наряду со свечами широко использовались масляные лампы, горючим для которых служили дешевые сорта растительных масел: оливковое («деревянное»), сурепковое, маковое и т. п. Усовершенствованием ламп занимался еще Леонардо да Винчи, который предложил «лампу с дымовой трубой», улучшавшей тягу, а соответственно процессы горения и свечения. А для получения ровного и мягкого света к ламповому стеклу сверху приставлял стеклянный шар, заполненный водой.

Совершенствованием масляных ламп занимался уже упоминавшийся ранее Д. Кардано. Но важнейшие улучшения внес швейцарский изобретатель А. Арган, воплотивший в жизнь идею да Винчи с ламповым стеклом и применивший в горелке круглый плетеный, а не крученый, как раньше, фитиль.

Его светильники в 1785 г, были установлены в Гранд-опера в Париже и поразили публику ярким свечением.

Но наибольший успех выпал на долю француза Кенкэ, который, по предложению Л. Пру, отделил горелку от резервуара с маслом и соединил их резиновой трубкой, позволяющей изменением положения горелки по высоте регулировать ее пламя. Он же и наладил производство своих светильников, которые под названием «кенкет» были хорошо известны в России.

В 1840-х гг. английские исследователи, занимавшиеся разложением нефти и сухой перегонкой каменного угля, получили новый вид горючего, которое Э. Геснером было названо керосином (англ. kerosene от греч. kerose — воск). Раньше греки называли нефть «воском земли». По другой версии, изобретателем керосина и керосиновой лампы (1853) является польский аптекарь И. Лукасевич, двумя годами позже которого подобный осветительный прибор создал Б.Силеман.

Промышленное производство керосина началось в США и в Канале в 1850-е гг. и там же началось изготовление дешевых и удобных керосиновых ламп со стеклами («пузырями»). Керосиновые лампы, которыми пользуются и в настоящее время там, где отсутствует электричество, различаются шириной фитиля, которая измеряется в «линиях». Наиболее распространены 6-10линейные лампы, но есть и с большей шириной фитиля (до 30-ти линий). Такие лампы с несколькими широкими фитилями, называемые керосинками, также используются и сейчас в качестве бытовых приборов.

Уличное освещение зародилось еще в Древней Греции, но было большой редкостью не только в средние века, но и в начале рассматриваемого периода. Первые уличные фонари зажглись на улицах Парижа в 1558 г., а в Санкт-Петербурге у Зимнего дворца и Адмиралтейства в 1723 г. Но с самого начала несовершенство свечного и керосинового освещения заставляло искать новые источники света.

В 1783-89 гг. голландский аптекарь Я.Минкеларе провел первые опыты по использованию для освещения светильного газа, добываемого из угля или дерева. Первым применил газовое освещение в 1792 г. У.Мердок, сотрудник Д.Уатта, а шестью годами позже его изобретение было реализовано в мастерских Уатта.

В 1806 г. английский предприниматель Ф.Уинзор с компаньонами создали национальную компанию газового освещения и отопления и с 1808 г.

приступили к устройству уличного освещения Лондона. Вырабатываемый светильный газ по трубам стал направляться в специальные хранилища (газгольдеры), а оттуда через регулятор давления — в городскую сеть к рожкам и горелкам.

В 1805 г, рабочий Стопе изобрел «мотыльковую» горелку для сжигания газа, которая в 1820 г. была усовершенствована англичанином Д. Нильсоном.

С этого времени и вплоть до 1870-х гг. газовая горелка стала основным видом освещения улиц, площадей и квартир европейских городов до прихода электричества. В 1814 г. газовые фонари зажглись на улицах Лондона, в 1825 — в Петербурге перед зданием генерального штаба. В 1836 г. был открыт ацетилен, по газ был еще дорог и не мог полностью вытеснить свечи, масляные и керосиновые лампы.

Принципиально новым решением проблемы освещения стало применение электричества, приоритет которого, бесспорно, принадлежит русскому ученому-электротехнику В.В. Петрову, обнаружившему в 1802 г..явление электрической дуги при помощи созданной им мощнейшей гальванической батареи. Сущность этого явления состояла в том, что между двумя угольными электродами при их сближении возникает высокотемпературное пламя, названное им электрической дугой. Английский физик Гэмфри Дэви, наблюдавший электрическую дугу в 1808-09 гг. назвал ее вольтовой, в честь итальянского ученого Вольты.

Петров также обнаружил, что древесный уголь, помещенный в безвоздушное пространство при прохождении электрического тока раскаляется и начинает ярко светиться. Эти открытия положили начало многочисленным опытам, проводившимся как в России, так и в Англии и во Франции по устройству и совершенствованию дуговых ламп и фонарей, которые для нормальной работы требовали постоянного регулирования зазора между электродами. Это устройство было изобретено в 1878 г. чешским инженером Франтишеком Критиком.

Проводились также опыты по созданию ламп накаливания и замене в них ненадежного угольного стержня платиновой нитью. Первым предложил эту идею в 1820 г. англичанин У. Деларю, а первая лампа с платиновой нитью была создана в 1860-х гг. В.Г. Сергеевым. Однако ни одна из предложенных ламп не нашла широкого и систематического применения в рассматриваемый период. И дело было не только в несовершенстве самого осветительного устройства, а в отсутствии надежных источников тока и средств его передачи, недостаточном уровне развития электротехники. Изобретения А.Н.

Лодыгина и Томаса Эдисона появились в следующем периоде.

Требовала своего разрешения не только проблема освещения, но и проблема «добывания огня», зародившаяся с момента его овладения человеком еще в глубокой древности. На протяжении многих веков основным средством добывания огня было высекание искр путем удара огнива (кресала) в виде закаленной стальной пластинки о кремень и поджигание трута. Трутом назывался фитиль или высушенный гриб-трутник, зажигающийся от искры при высекании огня. Этот принцип, как известно, был заложен в основе ружейного кремневого замка и современной зажигалки. Потом в России появились серные спички (серянки), которые зажигались с помощью тлеющего угля или трута.

В 1825 г. в Англии Д. Купер начал производство «каменных спичек» с головками из примесей серы и белого фосфора, которые зажигались от трения («чирканья») о твердую поверхность. Два года спустя его соотечественник, аптекарь Д. Балкер предложил изготовлять головки из смеси сернистой сурьмы с хлористым натрием. В 1833 г. немецкий предприниматель И. Камерер начал изготовление спичек с головками из желтого фосфора, которые, как и предыдущие, были вредными и небезопасными. Тем не менее в Англии в 1840-х гг. производство фосфорных спичек получило широкое распространение, И лишь в 1845-50 гг. братья Лундстрем в Швеции наладили производство близких к современным, безопасных спичек, названных «шведскими».

Их головки выполняются из безвредного и безопасного состава, включающего серу, бертолетову соль, клей, а покрытие на коробке — красный фосфор, сульфид сурьмы, песок, клей — также полностью безвредно.

Развитие полиграфии, бумажного производства и совершенствование письменных принадлежностей Быстрый рост производства и активизация общественно-политической жизни способствовали развитию техники полиграфии (греч. poligraphia — многописание) — отрасли промышленности, занятой изготовлением различных видов печатной продукции. Этому способствовал также целый ряд изобретений.

В 1798 г. немецкий изобретатель Алоис Зенефельд разработал литографический (от греч. litos — камень + grapho — пишу) способ плоской печати, при котором печатной формой служила поверхность камня (известняка).

Первое сообщение о литографии в России сделал академик В.М. Севергин в 1803 г., а первое литографическое предприятие было открыто в Петербурге известным новатором техники П.Л. Шиллингом в 1816 г. Была усовершенствована гравюра на дереве (ксилография), а в 1830-40 гг. стала применяться гравюра на стали. Все это позволило воспроизводить тексты и рисунки любой степени сложности и выполнять оттиски большими тиражами.

Важным моментом в производстве печатной продукции явилось изобретение фотографии (от греч. photos — свет + grapho — пишу). Первый практически пригодный способ фотографии — дагерротипию, в которой светочувствительным слоем служил йодид серебра, разработал в 1830-е гг.

французский изобретатель Л. Дагер, используя опыты своего соотечественника Ж. Ньепса. Но этот метод позволял получать снимок лишь в одном экземпляре, требовал большой выдержки при съемке (до получаса) и громоздкой аппаратуры, вес которой достигал 50 кг, поэтому не получил распространения.

Широкое распространение фотография получила после 1840-х гг., когда освоили способ получения негатива на стеклянной пластинке, с которого можно было получить любое количество позитивных отпечатков на светочувствительной бумаге. Одновременно разрабатывались различные конструкции объективов для фотокамеры, из которых наиболее совершенным оказался портретный объектив, разработанный в 1840 г. австрийским ученым И.

Пецвалем. В 1868 г. француз Л. Дюко де Орон изобрел цветную фотографию.

С этого времени фотография начинает использоваться не только в полиграфии, но также в науке, технике и в быту.

С начала XVIII в. начинается интенсивная разработка различных типов наборных машин и типографских печатных станков. В 1810 (1812-14) г. немецкие изобретатели Ф. Кениг и Бауэр создали первую пригодную для работы плоскопечатную машину, а 1815 г. англичанин Б. Фостер создал наборную машину. Позднее появились наборные машины Черча (1822) и др. изобретателей, был усовершенствован и сам типографский станок, превратившийся в скоропечатающую машину.

Очередным прогрессивным шагом была разработка в 1850-60-х гг. ротационных печатных машин. Они обеспечивали скоростное непрерывное печатание одновременно на обеих сторонах бумажной ленты, разматываемой с рулона с помощью печатных форм, закрепляемых на поверхности прижимаемых друг к другу вращающихся барабанов. Предпосылками применения ротационных машин были успехи стереотипии (греч. stereos — твердый + typos — отпечаток) — техники изготовления копий (клише) с типографского набора, которая, в свою очередь, базировалась на достижениях гальванопластики и фотографии.

Развитие полиграфической промышленности стимулировало бурный рост бумажного производства, переход от ручной выделки бумаги к машинной. В 1799 г. француз Л. Роберт запатентовал созданную им бумагоделательную машину («самочерпалку»), за которой последовал целый ряд других изобретений, в которых проявилась четкая тенденция к непрерывному и автоматизированному технологическому производству. В 1844 г. Ф. Келлером в Германии была предложена технология выделки бумаги из целлюлозы (древесной массы), что позволило уйти от традиционного применения тряпья, разборка которого являлась наиболее вредной ручной операцией. Требовала своего совершенствования и техника ручного письма и прежде всего замена птичьего (гусиного) пера металлическим. Первым предложил делать стальные перья, которые начали изготовляться в 1780 г. в Бирмингеме, И.

Янсен из г. Аахена. Изготовление стальных перьев было запатентовано англичанином Б. Донкином в 1808 г.

Поначалу они стоили чрезвычайно дорого, пока в 1828 г. Д. Гиллотом в Бирмингеме не было налажено их массовое фабричное производство. В Западной Европе в то время было выдано также много патентов на авторучки, называемые тогда «вечными», или «дорожными», перьями, внутрь полого корпуса которых наливались чернила. Однако в тот период времени они не получили широкого распространения.

На протяжении предшествующего периода в основном использовались графитные карандаши (от тюрк, кара - черный + даш — камень), которым предшествовали «итальянские» (с XIV в.), до создания которых (с XII в.) писали и рисовали с помощью свинцовых и серебряных штифтов в металлической оправе. В 1784 г. француз Ж. Контэ предложил вместо цельнографитового стержня выполнять его из смеси графитового порошка, что можно считать моментом создания современного карандаша. Принципиально новым в развитии ручного письма стала замена его печатанием на пишущей машинке.

Первый патент на способ печатания букв с помощью специального аппарата был выдан в 1714 г. англичанину Г. Миллю. После него было предложено много типов подобных аппаратов, большая часть которых предназначалась для слепых, к тому же все они были сложны, громоздки и не обеспечивали достаточной скорости печатания. Наиболее удачной оказалась конструкция, предложенная в 1867 г. американским топографом К. Шоулзом, который, не имея средств на реализацию своего изобретения, продал его предпринимателю Ремингтону. Последний и наладил в 1870-е гг. промышленный выпуск пишущих машинок под своим именем — «Ремингтон».

Итоги развития техники в эпоху промышленного переворота

1. Резкий скачок в развитии производительных сил в результате промышленного переворота и перехода от мануфактурного к фабричному производству и применению систем машин.

2. Дальнейшее совершенствование гидротехнических установок и их использование для водоснабжения и механизации производственных процессов в горнодобывающих и перерабатывающих отраслях производства.

3. Развитие металлургии и литейного пероизводства, совершенствование доменных печей и переход от сыродутного способа получения железа к кричному переделу и пудлингованию. Использование достижений металловедения для расширения производства высококачественных сталей.

4. Рост машиностроительного производства и объема металлообработки, увеличение парка и расширение номенклатуры металлорежущего оборудования. Внедрение стандартизации и взаимозаменяемости деталей машин.

5. Разработка и совершенствование паросиловых установок, расширение их производственного применения и переход к серийному изготовлению.

Создание и развертывание строительства паровозов и пароходов, изобретение паровых и гидравлических турбин.

6. Развертывание строительства железных дорог, налаживание парового судоходства и строительство каналов. Появление парового безрельсового транспорта, изобретение и налаживание производства велосипедов. Первые опыты по применению д.в.с. на транспорте.

7. Изобретение, налаживание производства и расширение применения сельскохозяйственных машин с конным, а затем и паровым приводом: металлического плуга, механических жаток, молотилок и первых комбайнов.

8. Создание и расширение производства строительной и горнопроходческой техники: одно- и многоковшовых экскаваторов, ленточных и цепных транспортеров, паровых подъемников, пневматических перфораторов и др.

9. Механизация производства тканей, создание высокопроизводительного прядильного оборудования и ткацких станков, совершенствование технологии отбеливания и окраски тканей.

10. Совершенствование конструкций и налаживание производства огнестрельного оружия, переход к нарезному оружию и производству стальных орудий, разработка конструкций боевых ракет. Изобретение многозарядной винтовки и револьвера, бездымного пороха и динамита.

11. Зарождение новой науки, электротехники; разработка первых электрических машин и способов передачи электроэнергии на расстояние. Изобретение электрического и семафорного телеграфа, налаживание телеграфной связи.

12. Использование достижений химической науки и зарождение анилокрасочной промышленности, производства целлюлозы для изготовления бумаги и пластмасс.

13. Изобретение литографии, фотографии, стальных перьев, карандашей и пишущей машинки, совершенствование печатных машин и другого типографского оборудования, расширение выпуска печатной продукции.

Вытеснение паровых и гидравлических машин турбинами

Паровой двигатель стал изживать себя, хотя еще и предпринимались попытки расширения его применения, в частности на транспорте.

Так, в 1876 г. в США был построен паровой трактор, который с 1890 гг.

стал применяться в сельском хозяйстве. В 1879 г. русский изобретатель Ф.А.

Блинов получил привилегию (патент) на «паровоз с бесконечными рельсами», с двумя паровыми машинами мощностью 20 л.с., который был построен и испытан в 1888 г. Данное изобретение примечательно тем, что оно положило начало созданию транспортных средств на гусеничном ходу и в первую очередь тракторов.

В энергетику стала уверенно внедряться турбина (фр. turbine, от лат.

turbo — вихрь, вращение с большой скоростью) — первичный двигатель с вращательным движением рабочего органа (ротора), преобразующего в механическую работу кинетическую энергию подводимого рабочего тела (воды, пара, газа). Струя рабочего тела в таком двигателе, непосредственно воздействуя на криволинейные лопатки, закрепление по окружности ротора, приводит его в непрерывное вращение. Идея турбины, в принципе отличающаяся от водяного колеса лишь криволинейной формой лопаток, была заложена еще в сочинениях Леонардо да Винчи.

Прежде всего, паровая турбина начала вытеснять отжившую свой век паровую машину. Она позволяла преобразовывать энергию пара во вращательное движение вала непосредственно, без промежуточных передач, поэтому имела КПД значительно выше, чем у паровой машины. И работы в этом направлении велись наиболее интенсивно. Первую реактивную турбину многоступенчатого типа построил английский инженер Ч. Парсонс в 1884-85 гг.

В 1889 г. шведский инженер К. Лаваль создал паровую турбину активного типа, положившую начало современному турбостроению. Паровая турбина вскоре появилась на транспорте — в 1894 г. в Англии был построен первый паротурбоход «Турбиния».

Вслед за паровой появилась легкая и компактная газовая турбина, отличающаяся тем, что в ней энергия сжигаемого топлива использовалась сразу, без промежуточной стадии преобразования ее в пар. В 1909 г. русский инженер Н. Герасимов предложил проект турбореактивного двигателя, а в 1914 г. М.Н. Никольский разработал и построил модель турбовинтового авиационного двигателя.

–  –  –

Продолжилась начатая в конце предыдущего периода разработка двигателя внутреннего сгорания в направлении его совершенствования. 1880-е гг. стали временем рождения автомобилей и мотоциклов с двигателем внутреннего сгорания (д.в.с.).

В 1876 г. немецкий конструктор Н. Отто, который считается изобретателем 4-тактного двигателя, усовершенствовал двигатель Э. Ленуара, обеспечив зажигание в верхнем положении поршня. Еще дальше пошел его соотечественник Р. Дизель, создавший в 1897 г. так называемый дизельный д.B.C. с воспламенением газовой смеси от сжатия (до 4 атм). Создание д.в.с. в России связано с именем С. Костовича, построившего к 1884 г. 8цилиндровый бензиновый двигатель мощностью 80 л.с. для дирижабля.

Дальнейшее совершенствование д.в.с. осуществлялось по многим направлениям одновременно. Для образования газовой смеси в 1870-х гг. были разработаны первые карбюраторы, а для ее зажигания десять лет спустя была создана катушка зажигания и, наконец, в 1887 г. Р. Бошем в Германии было изобретено магнето. Для облегчения запуска двигателя Ч. Кеттеринг в США в 1910 г. предложил электрический стартер. Наряду с водяным стала применяться и воздушная система охлаждения.

Одновременно с совершенствованием д.в.с. стали предприниматься настойчивые попытки его применения на транспорте и прежде всего в автомобилях (греч. autos — сам + лат. mobilis — движущийся). При этом было использовано многое из того, что уже было создано ранее. Так, кузов, рама и рессоры первых автомобилей были заимствованы от конных пролеток; рулевое управление, колеса и цепная передача — от велосипедов; коробка скоростей — от металлорежущих станков; дифференциал, обеспечивающий различную скорость ведущих колес — от первых паровых автомобилей.

Поэтому первые автомобили с бензиновыми двигателями были скорее механическими повозками и назывались часто «моторными экипажами».

Наиболее существенным совершенствованием автомобиля стало его оснащение резиновыми пневматическими шинами в 1890 г. шотландцами Д. Данлопом и его сыном.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |



Похожие работы:

«1 К истории раннесредневековго Чача. Ю. Буряков В северо-восточном районе Средней Азии в зоне контактов земледельцев долины Средней Сырдарьи и кочевников степи формируется крупное владение со своеобразной эк...»

«"До самой сути" через творчество М. Цветаевой и Б. Пастернака. Начало XX столетия вошло в историю литературы под красивым названием "серебряный век". На этот период пришелся вел...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Отделение историко-филологических наук Институт востоковедения и архив РАН Институт стран Азии и Африки МГУ Российский государственный гуманитарный университет Общество востоковедов России II Международная научная конференция "Архивное востокове...»

«ISSN 0536 – 1036. ИВУЗ. "Лесной журнал". 2015. № 2 ИСТОРИЯ НАУКИ УДК 630*902 ВОПРОС О СОБСТВЕННОСТИ НА ЛЕСА В ЦЕЛЯХ ИХ СОХРАНЕНИЯ В РОССИИ XVIII В. © Е.М. Лупанова, канд. ист. наук, ст. науч. сотр. Музей антропологии и этнографии имени Петра Вел...»

«Региональная предметная олимпиада школьников имени народного учителя Н.Н. Дубинина Заключительный этап 2014-2015 учебный год ИСТОРИЯ 1) Исторический кроссворд:По вертикали: 1. Место, где состоялся знаменитый военный совет, определивший стратегию русского кома...»

«УДК 821.111-31(410) ББК 84(4Вел)-44 Б88 Emily Bronte WUTHERING HEIGHTS Иллюстрация на обложке Алексея Дурасова Бронте, Эмили. Б88 Грозовой перевал : [роман] / Эмили Бронте ; [пер. с англ. Н. Д. Вольпин]. — Москва : Эксмо, 2016. — 448...»

«АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ІСТОРІЇ УКРАЇНИ ІСТОРИЧНІ ЗОШИТИ №5 1991 В.С.Коваль ПУТЬ К БАБЬЕМУ ЯРУ (Германский антисемитизм: истории, теория, политика) Київ...»

«1 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины "История" являются: формирование у студентов системных представлений о всемирно-историческом процессе, об основных этапах истори...»

«ИНСТРУКЦИЯ по медицинскому применению препарата АНТИГРИППИН РЕГИСТРАЦИОННЫЙ НОМЕР: ЛСР-005321/08 от 07.07.2008 ТОРГОВОЕ НАЗВАНИЕ: Антигриппин МЕЖДУНАРОДНОЕ НЕПАТЕНТОВАННОЕ НАЗВАНИЕ ИЛИ ГРУППИР...»

«NRR12/2012 N 7 /20 07 IS S N 16 42 1 2 48 ISSN 1642-1248 Artykuy teoretyczne i historyczne Теоретические и исторические статьи Татьяна В. Казарова Московский городской педагогический университет Ценностный вакуум как особенность глобальной цивилизации Prnia wartociowa jako waciwo cywilizacji globalnej Vacuum –...»

«Внеклассное занятие " Дорогая моя столица, золотая моя Москва" Тема "История Москвы в названиях улиц" Время занятий – 2 часа Преподаватель истории и краеведения, Троицкая Тамара Викторовна ГАОУ СПО МО "Московский областной музыкальный колледж имени С.С.Прокофьева" Цели: показать студентам первого ку...»

«АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА МУРМАНСКА КОМИТЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ПРИКАЗ № 277 07.02.2017 О проведении интеллектуального марафона по предметам естественно-математического цикла для обучающихся 9-11 классов общеобразовательных учреждений В целях пропаганды научных...»

«"Современные аспекты экономики" №12 (220)/2015 ТРУДОВЫЕ РЕСУРСЫ Абанина А. С.; Петров И. В.; Пригодич Н. С.; Тарасова Е. А. Институт истории СПбГУ "СОЦИАЛЬНЫЙ ДОМ" КАК ФЕНОМЕН ПАМЯТИ...»

«Nrodn knihovna esk republiky Slovansk knihovna KATALOG STARCH RUSKCH TISK Z FOND SLOVANSK KNIHOVNY titnch azbukou Dl III: 1788–1795 Sestavila Frantika Sokolov Praha 2014 KATALOGIZACE V KNIZE – NRODN KNIHOVNA R Nrodn knihovna esk re...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (НИУ "БелГУ) 18.05.2016 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) История культуры Европы и Аме...»

«535 Опубликовано: Система "Планета Земля". ХХ лет Семинару "Система Планета Земля". –М.: ЛЕНАНД, 2014, с. 535-579. НАВЕРШИЯ СЛАВЯНО-АРИЙСКИХ ХРАМОВ доктор истории Рачинский Андрей Владиславович*, к.г.-м.н Фёдоров Александр Евгеньевич *Институт Восточных Языков и Цивилизаций (INALCO, Париж) Исследователи русской архитектуры...»

«1 ГЛАВА 3. КУЛЬТУРА ОБЩЕСТВА 3.1. Понятие "культура" в социальной философии, культурологии и социологии Культура относится к теоретическим конструктам, изучаемым многими научными дисциплинами. Слово "культура" является "одним из самых сложных слов, используемых в практическом и научн...»

«МИНИСТЕРСТВО ВЫ СШ ЕГО И СРЕДН ЕГО СПЕЦ И АЛЬН ОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФ СР К А Л И Н И Н ГРА Д С К И Й ГО С У Д А РС ТВ ЕН Н Ы Й У Н И В ЕР С И ТЕТ ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО НАСЛЕДИЯ ИММАНУИЛА КАНТА Выпуск 3 К А Л И Н И Н ГРА Д Печатается по решению Редакционно-издательского совета Калининградского государственног...»

«АЛМАТИНСКИЙ ФИЛИАЛ НЕГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОФСОЮЗОВ" С.Б. РАТМАНОВА ТЕОРИЯ И...»

«СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ОККУЛЬТНАЯ ТАЙНА ТЕТРАГРАММАТОНА.6 КЛЕШИ ИЛИ ЗАТЕМНЕНИЯ МАГИЧЕСКИЙ ШАР ГОРА МЕРУ ИСТОРИЯ НАПИСАНИЯ "ТАЙНОЙ ДОКТРИНЫ".40 ЗОЛОТЫЕ СТУПЕНИ СТРУКТУРА "ТАЙНОЙ ДОКТРИНЫ" Е.П. БЛАВАТСКОЙ ЗОДИАК АПОЛЛОНИЙ ТИАНСКИЙ СЛОВАРЬ ИСТОЧНИКИ ПРИЛО...»

«I Л. E. Ш Е П Е Л Е В ГРАЖДАНСКИЕ МУНДИРЫ В ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ РОССИИ В СВЯЗИ С ИХ ЗНАЧЕНИЕМ ДЛЯ ИСТОРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ 1 Гж Ведомственные мундиры (как и губернские, и при­ дворные) прош ли в своем развитии три главных этапа. В конце XVIII...»

«1. Цели освоения дисциплины Цель – ознакомить студентов с народным костюмом как ярчайшей страницей декоративно-прикладного искусства, определить его роль и место в контексте общих социокультурных процессов.Задачи: 1. дать представление об основных исторических этапах становления и развития русского народного костюма;2....»

«Николай Михайлович Пржевальский Путешествия к Лобнору и на Тибет Текст предоставлен правообладателем http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=183484 Путешествия к Лобнору и на Тибет : Дрофа; Москва; 2008 ISBN 978-5-358-0562...»

«Приложение 2: Программа-минимум кандидатского экзамена по истории и философии науки ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЯТИГОРСКИЙ ГО...»

«2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность диссертационного исследования. В связи с повышением качественных показателей жизни в городах России все большую актуальность приобретает вопрос о развитии местного самоуправления и его перспективах. В таких условиях и...»

«Молодежь Красноярска – Евразийскому Союзу Молодежь Красноярска – Евразийскому Союзу УДК 330.332 ББК 65.9-56. Евразийский союз: от Гибралтара до Владивостока: монография / Никуленков В.В.; редакция журн...»

«из истории боевых искусств. г. Харьков, 80-е годы. Не стану говорить о каратэ, хотя именно с него начинал в середине 70-х, про ушу и другие стили. Речь пойдет об истории таэквондо, которое в Харьков пришло...»

«Топонимика Баргузинской долины. Человеческая память противостоит уничтожающей силе времени, у неё есть удивительное свойствопомнить несмотря ни на что. Деревни умирают, но остаются погосты и географические названия на старых картах. Наш долгпомнить их, знать истор...»

«и закладывались основы исторической концепции, провозгласившей, что истинным бытием, в котором может существовать человечество, является его собственная история, чей смысл создавался ее участниками. Даже если опереться на верных традиции Мальбранша, Беркли и Лейбница, нельзя не заметить,...»

«ПОСТРОЕНИЕ "ПУШКИНСКОЙ ЭПОХИ" ПО ВЯЗЕМСКОМУ * ТАТЬЯНА СТЕПАНИЩЕВА Обсуждение истории "пушкинской эпохи" и проблем русского литературного канона неизбежно приводит к П. А. Вязе...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.