КРЕМЕНЧУЦЬКИЙУНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ,
ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І УПРАВЛІННЯ
Контрольнаробота
попредмету „Історія інженерної діяльності”
Виконав студент
МартиноваВолодимира Миколайовича
Інженернийфакультет
Група: АГз-08-1
Кременчук2009р.
План
1. Комп’ютернісистеми одержання інформації.
2. Основніетапи еволюції розвитку техніки.
3. Історіярозвитку пристроїв для виміру часу.
4. История решения техническогооснащения ткачества.
5. Засобимеханізації розрахункових операцій.
6. Транспортные безрельсовыесредства с двигателями внутреннего
сгорания.
7. „Вічнийдвигун” захоплення винахідників.
Компьютерные системыполучения информации
Информация – с середины ХХ в рассматривается вшироком смысле как общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями:между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами междуживой и е живой природой, в животном и растительном мире, а также генетическуюинформацию.
Информация – сведения обобъектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии. Винформатике эти сведения называются данными, там так предполагается ихпредставление в ЭВМ для дальнейшего использования или обработки. При решениевычислительных задач данными являются числа. При решение задач, связанных синформационным поиском, редактированием, переводом, планированием,репродуцированием и т.п., в ЭВМ представляется, хранится и обрабатываетсянечисловая информация: тексты, рисунки, графики, разнообразные списки итаблицы. Они и являются данными для ЭВМ. Для машинизированной обработки данныепредставляются в виде величин или их совокупностей.
Процесс современнойобработки информации происходит в микроминиатюрных технических устройствах приничтожном потреблении энергии.
Информацию подразделяютна общественно – политическую, социально – экономическую, научно – техническую,и т. п., на статическую (постоянную) и динамическую (переменную), на первичную(или входную), производную (промежуточную) и выходную, на осведомляющую иуправляющую, на полную и выборочную, на избыточную и недостаточную, на полезнуюи ложную и т.д.
Информационное общество –понятие, введенные учеными Д. Бенком, Е. Масудой и др.., об обществе будущего,в котором компьютеры, информатика, электроника преобразует все общество, сделавего лишенным противоречий сегодняшнего дня. Под термином информационное (иликомпьютеризованное) общество будем понимать общество, во все сферы и областидеятельности членов которого включен компьютер и другие средства информации вкачестве орудий интеллектуального труда, открывающих доступа к сокровищамбиблиотек, позволяющих с огромной скорость проводить вычисления иперерабатывать любую информацию (цифровую, текстовую, графическую),моделировать реальные процессы, явления, события и т. д.
Появление электронныхвычислительных машин, или компьютеров (от английского compute – вычислять), — одна из существенных приметсовременной научно – технической революции. ЭВМ открываются новую страницу вистории человеческих знаний и возможностей. Широкое распространение компьютеровпривело к тому, что все большее число людей стало знакомиться с основамивычислительной техники, а программирование постепенно превратилось из рабочегоинструмента специалиста в элемент культуры.
В эпоху НТР и сами люди,и наука стали, как говорят, непосредственной производительной силой. Еще в 1972г. американский ученый О. Тоффлер писал, что за последние 50 000 лет наЗемле сменилось 800 поколений людей и первые 600 поколений жили в пещерах, затем в течение 70 поколений поддерживалась связь между людьми, так как появиласьписьменность, последующие 6 поколений использовали для общения печатное слово ивсего 2 поколения пользовались электродвигателями. Все же чудеса современногонам мира технический ценностей были сделаны последним перед 1972 г., 800-мпоколением. И ведь только в 1971 г. Появился первый микропроцессор – сердцесовременного персонального компьютера. Сегодня в мире таких компьютеровпроизводится не один миллион экземпляров в год. В 1955 г. был предложен первыйоптрон и начала развиваться оптоэлектроника-наука о преобразованииэлектромагнитных излучений, в которых электрические цепи заменены оптическими.И только в 1965-1967 гг.организовалось промышленное производствооптоэлектронных устройств, а сейчас интегральная микро оптоэлектроника – однаиз основ вычислительной техники близкого будущего.
Основные этапыэволюции развития техники
Современный человек срождения попадает в мир техники, его окружают машины, приборы, механизмы. Частоон даже не замечает, что техника рядом с ним, всего готова к его услугам. Аведь многие выдающиеся достижения техники, которые современное поколениевоспринимает как обыденный факт повседневной жизни, для людей даже недавнегопрошлого представлялись бы настоящим чудом.
Современные достижениянауки и техники стали возможны благодаря творчеству и созидательнойдеятельности многих поколений людей. В разные исторические времена человекпостепенно познавал законы природы, делал различные изобретения, вел упорнуюборьбу за новые технические и научные идеи.
Техника – совокупностьсредств и приемов по созданию материальных ценностей. Когда мы говорим, что раньшене было никакой техники, а теперь – век техники и т. п., мы допускаемтерминологическую ошибку. Техника существовала всегда, другое дело, на какомуровне она была. Более того, термин «техника» всеобъемлющ и универсален. Мыговорим техника плавания, техника игры на скрипке, актерская техника и при этомвсегда имеем в виду не сумбурные, а квалифицированные действия на основе знаний(образования) и практического опыта (обучения). Может иметь место и врожденнаятехника, например, бега или устного счета, но и она передана посредствомгенетического кода от предыдущих поколений, т. е. базируется на знаниях иопыте. Знания и опыт при этом могут быть получены целенаправленно (научнымпутем) либо эмпирической (путем проб и ошибок), разница лишь в скорости приобретениятехники, т. е., если быть терминологически точным, то техника – это не какие томатериальные объекты а характеристика практической дельности человека.Практическая деятельность человека всегда осуществлялась с помощью определенныхсредств, именуемых техническими средствами.
Однако роль техники несводится только к тому, чтобы обслуживать людей в быту. Люди могли жить, еслиони питаются, одеваются, имеют жилища. Материальные блага, которыми пользуютсялюди, необходимо производить. Но создавать требуемые для людей вещи возможнолишь при помощи определенных орудий труда, используя при этом предметы и силыприроды.
Производство можетосуществляться только в результате труда человека, одновременно и труд являетсянепременным условием существования самого человека.
Труд является вечныместественным условием жизни людей. Для того, чтобы он мог совершаться,необходима совокупность простых моментов процесса труда. В процессе трудачеловек выполняет непосредственные производственные функции. Он должензатратить определенное количество энергии (энергетические функции), изменятьвещество природы (технологические функции), передвигаться и передвигатьразличные, участвующие в процессе труда вещи и предметы (транспортные функции),контролировать ход процесса труда и измерять его результаты (контрольно –измерительные функции), решать информационно – логические задачи, определятьцели и задачи труда (логические функции).
Вторым простым моментомпроцесса труда являются предметы труда, которые человек берет в первоначальномвиде у природы или использует переработанные ранее вещества как сырой материали полуфабрикаты.
Прогресс науки и техникипозволил получать предметы труда, которых нет в природе (например, пластическиемассы). Предметы труда – это вещи, которые человек перерабатывает всоответствии со своими целями и потребностями.
Так что же такое техника?Под техникой надо понимать совокупность искусственно созданных средствдеятельности людей. Техника создается и применяется в целях получения, передачии превращения энергии, воздействуя на предметы труда при создании материальных икультурных благ, сбора, хранения, переработки и передачи информации,исследования законов и явлений природы и общества, передвижения, управленияобществом, обслуживание быта, обеспечения обороноспособности и ведения войн.
Понятия тенденцииразвития техники, раскрыть место техники в обществе можно лишь при условиирассмотрения существующих взаимосвязей, которые исторически складываются иизменяются между человеком и техникой. Орудия труда, будь – то инструменты илимашины, которые не находятся в процессе труда, — бесполезны. Только живой трудчеловека способен превратить их в мощные средства производства материальныхблаг или другой своей деятельности. Однако люди трудятся не изолированно, а всистеме исторически определенного производства, в процессе которого онивступают в производственные отношения.
К производственным силам труда,прежде всего, необходимо отнести людей, обладающих соответствующими навыками,знаниями и умением трудится. От них зависит уровень производительностиобщественного производства. Определяющим фактором производительных сил являютсяорудия труда. Это наиболее революционный элемент производительных сил. Кпроизводительным силам относятся такие факторы, как примененная к производствунаука, используемые в производстве силы природы, формы и методы организациипроизводства. В разные исторические периоды роль и значения отдельных факторов,влияющих на производительность труда, были неодинаковыми.
Каждая общественно –экономическая формация в своем развитии проходит разные стадии (или фазы),которые характеризуются определенным укладом техники. Под укладом техники мыпонимаем исторически сложившуюся совокупность созданных людьми техническихсредств, технологии, используемых видов энергии, степень применения кпроизводству данных науки. Уклад техники также характеризуется темтехнологическим способом производства, который имеется на данной стадииобщественно – экономической формации.
Чтобы сравнить различныепериоды развития производства, необходимо изучить уровень и характер укладовтехники каждой стадии общественно – экономической формации. Таким анализомзанимается особая область знания – история науки и техники.
История науки и техникистремится показать, как возник, развивался и изменялся первый уклад техникипервобытно – общинного строя, какие технические усовершенствования повлияли наформирование укладов техники разных стадий рабовладельческого, феодального,капиталистического обществ. Для этого необходимо рассказать процесс перехода отприсваивающей производящей экономики, отделения ремесла от земледелия,формирования ремесленного цехового производства, образование мануфактур истановление крупного капиталистического машинно-фабричного производства.Образования каждого уклада техники основывалось на технических изобретениях,которые революционизировали производительные силы, поднимали их на болеевысокий уровень.
В определенныеисторические периоды происходят технические революции. Это исторический процесс,который совершается, в период перехода от одной формы производства к другой. Онсвязан с качественно новым уровнем производительных сил процесса труда.Сущность любой технической революции заключается в появлении и внедренииизобретений, вызывающих переворот (коренные изменения) в средствах труда, видахэнергии, технологии производства и в общих материальных производственногопроцесса.
Производственнаяреволюция – это такой исторический процесс, при котором на основе достиженийтехнической революции окончательно устанавливается новый способ производства, ссоответствующей ему материально – технической базой, характерным для негоразделением труда, новым местом производителей в производстве, с новымиобщественными отношениями и новой социальной структурой общества. Одной из особенностейпроизводственной революции является переход на новый технологический способпроизводства.
Чтобы полнее ивсестороннее раскрыть значения техники в истории общества, проанализироватьвзаимосвязи и взаимоотношения между человеком и техникой в процессеобщественного производства. История производительных сил свидетельствует, чтона ранних этапах своей производственной деятельности, создавая и используяорудия труда, как бы удлинял органы своего тела. Дальнейшее накопление опыта изнаний позволило найти средства для передачи механизмам многих непосредственныхпроизводственных функций, что значительно повышает эффективность общественногопроизводства и подняло производительность труда.
Рассматривая характер,суть техники и ее историю, мы должен исходить из того, что она основана назаконах природы, определяется внешними условиями. Создавая технику людииспользуют предметы, процессы, законы и силы природы. Ветер, вода, пар,электричество нашли применения в общественном производстве благодаря познаниюприроды, созданию технических средств на основе знаний о природе.
На ранних стадияхразвития человеческого общества, когда первобытные люди изготовляли свои первыеорудия труда, они наблюдая окружающий их мир. могли только опытным путемиспользовать природные явления и процессы. Но по мере развития общества,накопления знаний, а главное, в результате практических потребностейпроизводства со второй половины XVв.Началось научное, систематическое, всесторонние исследования природы.
Крупное машинно-фабричноепроизводство вызывало новый процесс, связанный с превращением науки в«непосредственную производительную силу». этот процесс в тот период тольконачинался, полностью он стал проявляться лишь в наше время. Этот процессопределяет характер и особенность современной научно – технической революции.
Развитие общественногопроизводства потребовало людей особой квалификации – инженеров и техников,умеющих создавать и эксплуатировать технические системы. Инженеры, нарду сучеными, занимались и разработкой проблем технических наук. Однако в период до70-х годов ХІХ в. Этот процесс еще не получилдостаточного широкого развития, он только формировался. Техника в своемисторическом развитии связана с деятельностью людей, которые ее создают иприменяют.
Изучение общественной производствапозволило выделить семь основных периодов развития техники: техника в условияхстановления общественного производства и в первый период его развития ( сдревнейших времен и конца IVтыс. до н. э.); техника периода возникновения и становления ременногопроизводства (с конца ІV тыс. до н. э.до V в. Н. э. ); техника развитогоремесленного производства (V – XV вв.); техника периода мануфактурногопроизводства (XV – первая половина XVIII в.); техника периода становлениямашинно-фабричного производства (вторая половина XVIII- 70-е годы XIXв.); техника периода развития капиталистического производства( 70-е годыХІХв. – первая половина ХХ в.);современная техника (вторая половина ХХ в.).
История развитияустройств для измерения времени
Часы – одно из наиболееинтересных изобретений средних веков, обеспечивающих длительное непрерывноеравномерное движение (вращение) частей механизма. Их созданию предшествовалиуспехи техники, механики, математики, астрономы. Службы времени в нашемпонимании тогда не существовало; и в обыденной жизни, в быту идеальнаяточность во времени не была необходимостью, как сейчас. Время до появления часоотсчитывали весьма приблизительно. Одной из первых, кто настоятельно нуждался висчислении времени, была церковь, ибо ей необходимо было отправлять службу вопределенное время. Производство часов было сложно, и поэтому оно находилосьвсецело в руках мастеров конкретной профессии. Часы в своем развитии прошлидолгий путь непрерывных совершенствований. Изменились их габариты и устройствамеханизма. Однако сознанные в XVIстолетии механические шпиндельные часы имели почти все узлы, которые теперьвходят как составные части в часы современные.
Часы изготовлялиразнообразных конструкций, размеров и широко применяли для установки на башняхсоборов, ратушей и других городских зданий, а также использовали в качествехронометров личного пользования (карманные часы). Последние требовали особоточной обработки и сочленения мелких многочисленных деталей механизма часов.
Часы делятся на два принципиальноразличных вида. В часах первого вида определение времени зависит отастрономических явлений – это солнечные часы, основанные на измерения длины илинаправления тени, отбрасываемой закрепленным на поверхности стержнем, и часызвездные, основанные на определении времени по положению околополярных звезд. Вчасах второго вида измерение времени не зависит от астрономических явлений иприбор просто отмечает прохождения произвольно зафиксированных периодов. Кэтому виду относятся часы, основанные на измерения изменяющихся объемовнаполняющего вещества – наиболее древние водяные часы, часы песочные, ртутные имасляные (часы – канделябры), а также механические часы.
Водяные часы – клепсидры,по – видимому, также были заимствованы египтянами и греками из Вавилона, где онибыли известны уже в начале IIтыс. до н. э. водяные часы египтян, вавилонян и греков основаны на принципевытекания: промежутки времени измерялись количеством воды, вытекавшей изотверстия в сосуде. У китайцев, индусов и других народов Азии встречались такжечасы, основанные на принципе наполнения: пустой полу шаровой сосуд с небольшимотверстием определенного диаметра плавал в большем сосуде и постепеннонаполнялся водой.
Часы использовали дляопределения времени в быту и в науке, в частности в астрономии. Бытовые часыконструктивно отличались от астрономических и как это ни странно, были сложнееих. Греки и римляне продолжительность светлой части каждого дня делили на 12частей, и поэтому продолжительность часа в течение одного дня в разные дни годабыла различна – зимой, например: час был короче, чем летом. Греки называлитакие неравные часы истинными, а римляне – временными.
Для нивелирования сначалаиспользовали уровень с одним отвесом, известны также нивелирующие инструменты сдвумя отвесами (например, Хоробат Витрувия), а также водяные нивелирынаполнение водой желоба с подвешенными с двух сторон отвесами.
История решения техническогооснащения ткачества
Техническая революция конца18 – начало 19 в.связана с изобретением и внедрением рабочих машин в ведущую отрасльпромышленности этого периода – текстильное производства в Англии, бывшей в 18в. Технически передовой индустриальной державой, доля промышленной индустрии падалана продукты потребления – одежду, ткани, обувь и т. п., а не на средства производства– основу машинной индустрии. Поэтому именно в текстильной промышленности преждевсего отразилось все обострявшееся несоответствие между возрастающей потребностьюв тканях и возможностью удовлетворения этой потребности методами ручного мануфактурногопроизводства. Кроме того, ведущая роль хлопчатобумажной промышленности была обусловленаотсутствием тех сложившихся исторически традиций ремесленного производства, которыемешали созданию принципиально новых способов производства машин в других отраслях.Поэтому не случайно, что именно в текстильной промышленности наиболее наглядно сталипроявляться элементы перехода от ручного труда к машинному.
Техника текстильного производствав первой трети 18 в. Все еще оставалась на уровне мануфактурного периода. Основныетехнологические процессы текстильного производства – прядения и ткачества –осуществлялись непосредственно руками человека без применения специальных орудийи инструментов.
Процесс передачи рабочих функцийот человека к машине при прядении с совершенствования основного рабочего движения,связанного с заменой функции правой руки. Для этого вначале было создано веретено– волчок, затем применена веревочная передача. При использовании веретена попыткиувеличить производительность труда тормозились утомляемостью руки прядильщицы ималой скоростью веретена. С изобретением ручной прялки веретено приводилось в движениеот колеса, вращаемого человеком с помощью рукоятки или ножной педали.
Затем была создана самопрялка,плавая свободную катушку и рогульчатое веретено, приводимое в движение от колеса,вращаемого пряхой рис. 7.
В процессе производства ленточнаяс катушкой направлялась в отверстие канала, по выходе из которого поступала на рогульку,закрепленную на веретене. Благодаря разнице в скоростях вращения веретена и катушкивыработанная пряжа наматывалась на катушку. Основное отличие от прялки заключалосьв том, что все три операции процесса прядения протекали одновременно и непременно,что повысило производительность самопрялки.
Первые самопрялки, появилисьеще во второй четверти 16в. В следствии использования ножного привода позволилиосвободить руку прядильщицы для выполнения рабочего процесса. Вспомогательные функции(кручение и наматывание пряжи) стали осуществляться механически.
Вытяжной прибор в прядильноймашине определил начало промышленной революции, исходным пунктом, который явиласьмашина орудие.
Машина для того, чтобы прястьбез помощи пальцев создана была английским механиком Дж. Уайсттом и передана ЛюисуПаулю, который в 1738 г. взял на нее патент. В ней конец расчеканенной ленты хлопкапомещают между двумя валиками или цилиндрами, которые своим вращательным движениемзахватывает хлопок или мереть. В то время как они проходят между обоими цилиндрами,последовательный ряд других цилиндров, вращающихся со все больший скоростью, вытягиваютих в нить любой тонкости. Так впервые была выпрядена нить без человека.
Родственник Пауля организовываетобширное предприятие. Так зарождается первые текстильные фабрики, послужившие прообразомдля создания машинно-фабричного производства в разных областях промышленности.
Прядильная машина, получившаяширокое применение была Джеймсом Харгривсом в 1768 г. Основная конструктивная особенностьэтой машины в том, что вытяжные валики Уаетта заменены особым подвижным зажимом,состоящим из двух брусков дерева, расположенных на каретке. Рабочий одной рукойдвигал каретку с вытяжным прессом, вытягивал нить, а другой вращал колесо, приводившеев движение веретена, которые эту нить закручивали. Работа на машине сводилась ктрем основным движениям: к вращению приводного колеса, к прямолинейным движениемкаретки взад вперед и к нагибанию проволоки, с помощью которой нити располагалисьтак, чтобы они попали в положение наматывания.
Главное достоинство машиныХаргривса – возможность работать на несколько веретенах (до 80 веретен).
Дальнейшее развитие прядильноймашины связано с Ричардом Аркрайтом. Машина обладала двумя неоспоримыми достоинствамипринципиального характера:
1)она самого начала была рассчитанана механическую движущую силу;
2) Был осуществлен принципнепрерывности работы.
Она получила название «ватер– машина».
В 1825 г. модернизировавшееработу ткацких машин Харгривса, ткача Самюэля Кромптона английский механик РичардРобертс создал автоматическую прядильную машину периодического действия – мюль– машина или сельфактор рис.8.
Но мюль–машина обладала недостатком,заключавшимся в том, что в процессе работы некоторые отдельные операции чередуются,тогда как в ватер – машинах осуществляются непрерывно. Поэтому при одинаковой скоростивращения веретена производительность ватер – машины была выше. Все это привело ктому, что был предложен кольцевой ватер, где вместо веретенной рогульки было примененометаллическое кольцо, концентрически насаженное вокруг веретена.
В результате всех этих усовершенствованиймашина приобретает основные черты автоматической.
Английский механик и ткачДжон Кей в 1733 г. создал конструкцию с самолетным челноком. Машина обеспечивалапродевания челнока между нитями основы. Но челнок перемещая рабочий с помощью рукоятки,соединенной с блонами шнуром и приводящей их в движение. Блони постоянно оттягивалисьпружиной от середины станка к краям и ударяли по челноку.
Эдмунд Картрайт создал конструкциюткацкого станка, обеспечивающего механизацию всех основных операции ручного ткачества:прикидку челнока, подъем ременного аппарата, пробой уточной нити, сматывание запасныхнитей основы, удаление готовой ткани и шлихтование основы. Крупное достижение Картрайта- применение для работы ткацкого станка парового двигателя.
Француз Жаккар в 1804 г. изобрелстанок для узорчатого тканья, где ткани изготавливались со сложным крупноузорныммногоцветным рисунком, применив специальный прибор.
Существенное усовершенствованиеткацкого станка, ведущее к его автоматизации принадлежат Джейму Картроку. В которыйсрок ему удалось создать приспособление, обеспечивающие автоматическую замену пустогочелнока полным при остановке машины и на ходу. Станок Катропа имел специальный магазинчелноков, подобно магазину патронов в винтовке. Опорожненный челнок автоматическизаменял новым.
Начавшейся в области текстильногопроизводства технический переворот распространился и на остальные области, где нетолько произошли изменения в технологическом процесс, но и появились новые рабочиемашины: трепальные – превращающие кипы хлопой в колеты, расцепляющие и чистящиехлопок, укладывающие параллельно волокна и вытягивающие их; чесальные –превращающие колет в ленту, ленточные, чулочное – вязальные, для плетения кружева.
Важнейшим следствием механизациитекстильного производства было создание принципиально новой Машино – фабричной системы,вскоре ставшей господствующей формой организации труда, резко изменивший его характер,а также положение трудящихся.
Одной из первых фабрик, всобственном смысле этого слова, была придельная фабрика, организованная Аркрайтомв Крамфорде. Энергию этой фабрике давало мощное водяное колесо, установленное нанезамерзающей реке. Затем организовывались подобны предприятие по всему Ланкашируи вскоре по всей Англии.
Главная особенность техникифабричного производства заключалось в пользовании машин с рабочим механизмом, выполняющимсоответствующие операции без непосредственного участия рабочего. Обычно эти машиныпривозились в действие одним центральным двигателем – паровой машиной, от которойдвижение, как правело, через трансмиссию, передавалось на рабочую машину.Следовательно функции энергетические функции осуществления не посредственного рабочегопроцесса оказались переданными машине. Человек оказался непосредственно связаннымс машиной, выполняя функции сопровождения.
Капиталистические применениямашин не только мешало труду рабочего всякого содержания, но и оставляло значительноечисло рабочих без работы. Особенно ужасным оказались положения ткачей. Выброшенныеза ворота фабрик, они негде не могли найти работы, вытеснившие их станки быстрораспространялись найдя всеобщее признание промышленников и повсеместное применение.
«Всемирная история не знаетболее ужасающего зрелища, чем постепенная, затянувшаяся на десятилетия и завершившаясянаконец 1838 г. гибель английских ручных хлопчатобумажных ткачей».
Создание Машино –фабричного производства оказало влияние на развитие общества в целом.
Средствамеханизации расчетных операций
Компьютерная(вычислительная) техника – совокупность технических и материальных средств (ЭВМ, устройства,приборы, номограммы и др.), предназначенных для используемых для автоматизацииили механизации процессов обработки информации, математических вычислений,решение различных задач, требующих большого объема вычислений а АСУ, учета,планирования, статистики для оценки и прогнозирования, принятия решений,обработки данных эксперимента, в информационно – поисковых системах и. т. п.Вычислительная техника – отрасль техники, занимающаяся разработкой,изготовлением и эксплуатацией вычислительных машин, устройств и приборов.
В разных средствахвычислительной техники автоматизированы либо только действия (операции), изкоторых состоит алгоритм, либо действие и порядок (последовательность)их выполнения в соответствии с заданным алгоритмом. Первые называютвычислительными приборами, вторые – вычислительными машинами.
Транспортные безрельсовыесредства с двигателями внутреннего сгорания
В конце 19 в. и начале 20в. складываются новые отросли производства, которые в дальнейшим коронным образомпреобразовали материальные условия жизни общества. Это стало возможно благодаряизобретению нового двигателя – двигателя внутреннего сгорания.
Принцип четырехтактного двигателя,в котором горючая смесь перед воспламенением подвергалась предварительному сжатию,что значительно увеличивало его экономичность был высказан еще в 1862 г. французскиминженером А. Боде Рошем, но практически использован немецким конструктором Н.От то (1832 – 1891) в 1876 г. в четырехтактном газовом двигателе рис. 8.
После того как в качестветоплива стал использоваться двигатель внутреннего сгорания занял ведущее место натранспорте. В 80 – х годах прошлого столетия русский моряк О.С. Костевич предложилпроект легкого бензинового двигателя внутреннего сгорания с карбюратором. По этомупроекту был построен 8-циллинлровый двигатель внутреннего сгорания (д. в.с.). В1897 г. Дизель построил новый двигатель с самовоспламенением от сжатия. Дальнейшееразвитие двигателей внутреннего сгорания принадлежит русскому инженеру Г.В.Трекемру,который в 1899 г. разработал без компрессорныйдвигатель высокого сжатия самовоспламенением.
В 1901 г. были выпущены первыетракторы с двигателем, работающим на нефти. Практическое применение они получилив сельском хозяйстве в 1907 г.
На планеры были поставленыдвигатель внутреннего сгорания братьями Райт в 1903 году.
Двигатель внутреннего сгоранияслужит основой для автомобильной, тракторной, авиационной технике, а также основоймеханизации сельского хозяйства и строительства. Потому, двигатель внутреннего сгоранияпозволил приступить к созданию космических кораблей – спутников.
В конце 19 в. потребностьв транспорте для перемещения людей и грузов к станциям, портом откуда можно былодальше отправится по железной дороге или воздушным путем, стало очень остро. В 1890году во Франции было создано одно из первых автомобилестроительных предприятий.В том году Даймлером была основана компания по производству автомобилей.
В 1900 году здесь был созданавтомобиль марки «Мерседес». В1899 году был построен автомобильный завод в Италии,в Турине, выпускавший автомобили «Фиат» в 3,5 и 8 л.с., а позже четырехцилиндровымидвигателями мощностью до 50 – 60 и даже 100 л.с., а также тракторы и самолеты.
В США первый автомобиль былвыпущен в 1903 году на небольшом заводе, принадлежащем Г.Форду. Это была машинас двухцилиндровым двигателем мощностью 8 л. С. Уже в 1915 году в конвейере стоялмиллионный автомобиль.
В течение полувека происходитнепрерывный процесс изменения компоновки и формы автомобиля, что улучшило егоэксплуатацию качества. Улучшались и конструкции автомобильных двигателей.
Одним из основных показателейкачества автомобильного двигателя явилось повышение степени сжатия горючей смесиперед ее зажиганием, т.с. отношении объема цилиндра при крайнем нижним положениипоршня к объему цилиндра при крайнем верхнем положении поршня ( в конце сжатия).Увеличение такого сжатия горючей смеси связано с повышением так называемого октановогочисла горючего – показателя характеризующего антидетонационные свойства бензина.Детонации горючей смеси приводит к ее быстрому сгоранию и расходу, а значит к потеремощности двигателя. Повышение степени сжатия, а также скорости вращения коленчатоговала и совершенствование конструкции двигателя (в части карбюрации механизма газораспределения)обеспечили значительное повышение литровой мощности двигателей, т.е. мощности приходящейсяна каждый литр рабочего объема двигателя.
Важным этапом в развитии автомобильныхдвигателей было применение наряду с карбюраторными дизелями двигателями. Легковыеавтомобили с дизельными двигателями выпускались еще до войны немецкой фирмой «Мерседес– Бенй». Сейчас дизельные двигатели широко применяют для самых разнообразных типовгрузовиков, а в США на много-тоннажныхгрузовиках.
Современная техника позволилавернуться к газовому двигателю, где применяется сжатый или сжиженный газ. Газ подаетсяв редуктор для снижения давления, а затем поступает в смеситель для питания двигателя.Одним из основных преимуществ газа является возможность повышение степени сжатияв двигатели. Это уменьшает износ двигателя, более совершенно происходит образованиетопливо – воздушной смеси, кроме того сгорание газа приводит к менее шумной, бездымнойработе.
Вместо однорядных 8 и 6 –цилиндровых двигателей в последнее время распространяются двухрядные V – образные двигатели. Получаемое за счетэтого укорочение двигателя и продвижения его вперед, позволит создать просторныйкузов, не увеличивая расстояние между колесами.
В современных автомобиляхприменяют гидравлическое сцепление (гидромуфта), коробки скоростей переключают припомощи электрической и особенно гидравлической передач, применяются автоматическиетрансмиссии с сервоустройствами – все это улучшает и облегчает управление автомобилем.
Изобретение двигателя внутреннегосгорания позволило создать трактор, играющей крупную роль в современной техникекак тягач не только для сельского хозяйства, и для строительства.
Уже в начале 1900 годов назаводах компаний «Хорнеби», «Ламбард», «Харт – Парк» в США было освоено производствотракторов.
История трактора неразрывносвязана с развитием гусеничного хода. Снабжение тракторов механическим, а затемс 1937года и гидравлическим подъемником создало предпосылки так называемых навесныхмашин и орудий (вместо прицепных).
В настоящие время по своемуназначению различают тракторы сельскохозяйственные (общего назначения), транспортные(тягачи) и специальные.
По типу двигателя тракторабывают тепловыми и электрическими, по типу движителя – гусеничными, колесными иреже колесно – гусеничными (полугусеничными). Номинальное тяговое усилие тракторовколеблется от 0,5 до 8,5 т. в зависимости от назначения.
Двигатель внутреннего сгоранияи гусеничный ход нашли себе широкое применение в свершено иных машинах –танках. На современных танках в качестве силовой базы применяются двигатели внутреннегосгорания – карбюраторные или высокого сжатия, причем последние, в частности четырехи двухтактные безкомпрессорные двигатели,получают все больше распространение. За последние лет за рубежом появились образытанков с газотурбинными двигателями. В последние годы газовые турбины и турбореактивныедвигатели развиваются такими темпами, каких не знал ни один двигатель.
Двигатели внутреннего сгоранияв авиации – как бензиновые, так и тяжелого топлива – сначала развивались по схемеобычного автомобильного двигателя с использованием водяного охлаждения или специальногозвездообразного типа с воздушными (когда вращается ) вокруг неподвижного коленчатоговала радиального расположения цилиндра. Однако вскоре звездообразные (ротативные)двигатели из – за крупных недостатков ( значительные силы инерции, развивали большимивращающими массами) были вытесненные более мощными неротативными двигателями стационарноготипа. В конструкциях авиационных двигателей были сделаны такие важнейшие усовершенствования,как применение редукторов для изменения числа оборотов винтомоторной установки,форсирование двигателей наддувом, использовании специальных сталей и алюминиевыхсплавов.
Горизонтальная скорость истребителяс поршневым двигателем достигала 700 – 750 км/час. Для достижения больших скоростейтребовалось увеличение мощности двигателя, а это к росту его размеров и веса, атакже веса забираемого горючего. Однако это приводило к снижению мощности винтомоторнойустановки. Поэтому на смену им пришли турбореактивные двигатели, которые при размерах,близких к поршневым, развивают гораздо большую мощность, и в результате в 1947 годуэкспериментальный реактивный самолет «Белл К – 1» (США) впервые достиг скоростираспространения звука.
Важным этапом в развитии идейактивного движения явилось предложение употреблять ракеты в качестве двигателя длялетательного апарата. Эта идея была впервые сформулированарусским революционером – народовольцем Н.И. Кибельчичем,а русский ученый А.Э. Циалковский теоретически обосновал возможностьосуществления межпланетных полетов с помощью реактивных двигателей.
В развитии реактивных двигателейосновные значение имеет – турбореактивные двигатели.
В турбореактивных двигателяхимеется газовая турбина, которая приводит в движение компрессор, нагнетающий воздухв камере сгорания (помимо сжатия поступающего воздуха от скорости напора), а отходящиегазы используются для реактивной тяги. Если четыре такта в цилиндре поршневого двигателячередуются во время, то процессы, происходящие в турбокомпрессорном реактивном двигателе,чередуются в пространстве.
Появление турбинно-реактивных двигателей внесло целую революциюв развитие авиации, привело к изменению конструкции самолета, позволило достигнутьзвуковых и сверхзвуковых скоростей полета самолета.
Несколько обособленно стоятжидкостно-реактивные двигатели. Жидкостное – реактивный двигатель отличается отдругих реактивных двигателей тем, что несет с собой вместе с топливом весь запасокислителя, а не забирает необходимый для сжатия горючего воздуха, содержащийкислород из атмосферы. Это единственный двигатель, который может быть применен длясверхвысотного полета внеземной атмосферы. Впервые идея такого двигателя была К.Э.Циолковским. Систематические экспериментальные работы начались в 30х годах 20в.
Первый ракетный двигательСР – 1 работал на бензине и сжатом воздухе, РО – 2 на бензине и жидком кислороде,а первый советский двигатель ОРМ – 1 работал на жидком кислороде и жидком окислителе.
Весь прогресс авиационнойтехнике – внедрение реактивных двигателей и освоение больших скоростей, применениеогромного количества разнообразного радиотехнического и электронного оборудования,аппаратуры автоматики и дистанционного управления – все это привело к созданию самолетов– снарядов и новейших ракет.
Самым замечательным в областиновых управляемых ракетных систем является осуществление в научно –исследовательских целях полетов во Вселенную. Составные многоступенчатые ракетыпозволяю достигнуть космической скорости необходимой для запуска искусственных спутниковЗемли, космических кораблей с человеком на борту.
Итак, ясно, что развитие новейшихконструкций двигателей внутреннего сгорания решающую роль в процессе автотракторостроениеи авиации позволило в значительной мере механизировать трудоемкие и тяжелыеработы. Позволило создать огромный парк легковых, грузовых, пассажирских и специальныхавтомашин. В течении последних трех – четырех десятилетий неизмеримо выросли скорости,грузоподъемность, экономичность авиационного и автомобильного транспорта.
«Вечныйдвигатель» – увлечение изобретателей
/>
Одна зпропозицій вічного двигуна
Сучасне життя людининеможливе без використання найрізноманітніших машин, що полегшують його життя.За допомогою машин людина обробляє землю, добуває нафту, руду, інші кориснікопалини, пересувається і т.д. Основною властивістю машин є їхня здатністьвиконувати роботу. В усіх механізмах і машинах перш ніж зробити роботу енергіяпереходить з одного виду в іншій. Не можна одержати енергії одного виду більшечим іншого при будь-яких перетвореннях енергії, тому що це суперечить законузбереження енергії. У зв'язку з цим не можна створити вічний двигун, тобтотакий двигун в якому у результаті перетворення енергії одного виду її виходитьбільше, ніж було. Закон збереження і перетворення енергії є основним усучасному природознавстві. Енергія, що є мірою руху матерії, має наступнірізновиди: механічна, електрична, теплова, магнітна, атомна та ін. Кожна з нихможе перетворюватися одна в одну, причому в зовсім визначених співвідношеннях,і при цьому кількість енергії залишається незмінною. Загальна кількість енергіїзамкнутої матеріальної системи є величина постійна, змінюються тільки різнівиди цієї енергії, випробуючи взаємні перетворення.
Закон збереженняенергії був сформульований ще в 1748 році М. В. Ломоносовим, що писав: “.так,коли де убуде трохи матерії, то збільшиться в іншім місці;.Цей загальнийприродний закон простирається й у самі правила руху, тому що тіло, що рухаєсвоею силою інше, стільки ж втрачає енергії, скільки передає іншому”.
Багато винахідниківнамагалися побудувати машину — вічний двигун, здатну робити корисну роботу безяких-небудь змін усередині машини. Усі ці спроби закінчувалися невдачею.
Вічний двигун (лат.perpetuum mobile) — уявний, але нездійсненний двигун, що після пуску його в хідробить роботу необмежено довгий час. Кожна машина, що діє без припливу енергіїззовні, після закінчення деякого проміжку часу цілком витратить свій запасенергії на подолання сил опору і повинна зупинитися, тому що продовження роботиозначало б одержання енергії з нічого.
От як писав про значеннядля людства вічного двигуна чудовий французький інженер Саді Карно: “ Загальнеі філософське поняття “perpetuum mobile” містить у собі не тільки уявлення прорух, що після першого поштовху продовжується вічно, але дія приладу, здатногорозвивати в необмеженій кількості рушійну силу, здатної виводити послідовно зіспокою всі тіла природи, якби вони в ньому знаходилися, порушувати в нихпринцип інерції, здатного, нарешті, черпати із самого себе необхідні сили, щобнадати руху усьому Всесвіту, підтримувати і безперервно прискорювати його рух.Таке було б дійсне створення рушійної сили. Якби це було можливо, то стало бмарним шукати рушійну силу в потоках води і повітря, у пальному матеріалі, мимали б нескінченне джерело, з якого могли б нескінченно черпати.”
Вічні двигуни звичайноконструюють на основі використання наступних чи прийомів їхніх комбінацій:
1) підйом води задопомогою архімедового гвинта;
2) підйом води за допомогоюкапілярів;
3) використання колеса звантажами, що не можуть зрівноважитись;
4) природні магніти;
5) електромагнетизм;
6) пара або стисненеповітря.
Ідея вічного руху буладуже популярна в середньовіччя. Володіння секретом такого двигуна здавалося більшпривабливим, чим навіть мистецтво робити золото з недорогоцінних металів.Безліч людей займалося цією нерозв'язною проблемою. Серед них були навіть людиз непоганим на той час походженням. Відомо, що безліч праць Ньютона містятьконструкції вічного двигуна. У записах Леонардо да Вінчі теж були знайденікілька нарисів perpetuum mobile.
Найбільше частозустрічається модель вічного двигуна, що дотепер відроджується в різнихваріаціях завдяки горе-винахідникам, заснована на застосуванні колеса знезрівноваженими вантажами.
До країв колесаприкріплені відкидні палички з вантажами на кінцях. При всякім положенні колесавантажі на правій стороні будуть відкинуті далі від центру, ніж на лівій; цяполовина повинна перетягати ліву і тим самим змушувати колесо обертатися.Виходить, колесо буде обертатися вічно, принаймні доти, поки не перетретьсявісь. Так думав невідомий винахідник. Але цього не буде відбуватися, і от чому:хоча вантажі на правій стороні завжди далі від центру, але неминуче такеположення, коли число цих вантажів менше, ніж на лівій. Тоді системаврівноважується, отже, колесо не буде обертатися, а, зробивши кілька хитань,зупиниться.
Деякі винахідники вічнихдвигунів були просто шахраями, що спритно “надували” легковірну публіку. Однимз найбільш видатних “винахідників” був деякий доктор Орфіреус (дійсне прізвище— Бесслер). Перепробувавши безліч занять, він прийшов до відкриття вічногодвигуна. Основним елементом його двигуна було велике колесо, що ніби-то нетільки оберталося саме собою, але і піднімало при цьому важкий вантаж на значнувисоту. Цей доктор мав безліч високопоставлених заступників, таких як польськийкороль Август II, ландграф Гессен-Кассельский. Останній надав винахіднику свійзамок і усіляко випробував машину. Цим двигуном зацікавився і Петро I, щоподумував про його придбання. Однак Орфіреус погоджувався продати машину неменш ніж за 100000 рублів, з чого слідує, що він одержував великий прибуток віднеї. Він був, мабуть, найщасливішим авантюристом, тому що безбідно прожив до старості,одержуючи чималі гроші від показу машини. Однак його “вічний двигун” виявивсядалеко не вічним — його пускали в хід брат і служниця, смикаючи за мистецькозахований мотузок.
Іншим прикладом вічногодвигуна може служити наступна машина.Олія чи вода, налита в судину,піднімається ґнотами спочатку у верхню судину, а відтіля іншими ґнотами — щевище; верхня судина має жолоб для стоку олії, що падає на лопатки гвинта,приводячи його в обертання. Олія, що стекла вниз, знову піднімається по ґнотахдо верхньої судини. Таким чином, струмінь олії, що стікає по жолобку на колесо,ні на секунду не переривається, і колесо постійно повинно знаходитися в русі.Але тут криється помилка: чому винахідник думає, що олія повинна стікати вниз зверхньої, загнутої частини ґнота? Капілярне притягання, переборовши силу ваги,підняло рідину нагору по ґноті; але та ж причина утримує рідину в порахнамоклого ґнота, не даючи їй капати з його. Якщо допустити, що у верхню судинууявної вертушки від дії капілярних сил може просочитися рідина, то треба будевизнати, що ті ж ґноти можуть перенести її назад у нижній за допомогою тих жесил.
Цей проект нагадує інший,винайдений ще в 1575 році італійським механіком Страдою Старшим, і потімповторювався в численних варіаціях. Архимедів гвинт, обертаючи, піднімає воду уверхній бак, відкіля вона випливає з лотка струменем, що вдаряє в лопаткиводяного колеса. Водяне колесо обертає точильний камінь і одночасно рухає. тойсамий Архимедів гвинт, що піднімає воду у верхній бак. Гвинт повертає колесо, аколесо — гвинт! Але тут автор забуває про всім відому силу тертя, що за певнийпроміжок вичерпне енергію гвинта.
В історії винаходіввічного двигуна магніт зіграв не останню роль. От приклад такого двигуна,описаного в XVII столітті єпископом Джоном Вілкенсоном: Сильний магнітміститься на колонці. До неї притулені два похилих жолоби, один під іншим,причому верхній має невеликий отвір у верхній частині, а нижній — зігнутий.Якщо на верхній жолоб покласти невелику залізну кульку, то внаслідок притяганнямагнітом він покотиться вгору, однак, дійшовши до отвору, він провалиться внижній жолоб, скотиться по ньому, підніметься по кінцевому заокругленню і зновупотрапить на верхній жолоб. Таким чином, кулька буде бігати безупинно,здійснюючи тим самим вічний рух.
Тут відразу видно всюабсурдність цього винаходу. Чому кулька буде скочуватися вниз? Вона скочуваласяб, якби була тільки під дією сили ваги. Але на неї діє магніт, що гальмує йогоспуск, і отже, кулька не буде мати досить енергії для того, щоб піднятися позаокругленню і почати цикл спочатку.
Велику популярністьодержала у винахідників вічного двигуна ідея з'єднання динамо-машини зелектромотором. Усі подібні проекти зводяться до наступного — треба шківидинамо-машини й електромотора з'єднати ременем, а провід від динамо-машинипідвести до електромотора. Після первісного імпульсу машини почнуть вироблятиенергію, і це буде продовжуватися до нескінченності. Тут усе зводиться до того,що якби не було тертя, вони б дійсно оберталися вічно. Але дивно, щовинахідникам не приходить у голову інший проект — з'єднати два шківи ременем ідати поштовх. Перший шків, обертаючись, приведе в рух другий, а другий, у своючергу, передасть енергію на рух першому.
Усі вищенаведені двигунибули двигунами першого роду, тобто такими двигунами, що порушують першийпочаток термодинаміки. Відповідно до першого закону термодинаміки ми маємоБудь-яка машина може робити роботу над зовнішніми тілами тільки за рахунокодержання ззовні кількості теплоти Q (тобто енергії) чи зменшення своєївнутрішньої енергії DU.
Порівняно мало було спробщодо створення вічних двигунів другого роду. Для роботи звичайного тепловогодвигуна необхідно мати нагрівач і холодильник. Дуже привабливим здаєтьсязавдання створення теплової машини, що могла б робити механічну роботу звикористанням нагрівача.
Вічний двигун другогороду не протирічить закону збереження енергії і тому цікавить багатьох вчених.Подібні машини змогли б перетворювати теплову енергію в механічну. При цьомупередача механічної енергії назовні супроводжувалася б поступовим охолодженнямджерела теплової енергії.Якби вдалося сконструювати такий двигун, то його можнабуло б використати для отримання механічної енергії з теплової енергії океану.
На основі підрахунківвстановлено, що при охолодженні світового океану тільки на один градус можнаодержати енергію 1026 Дж, якої вистачило б для забезпечення всіх потреб людствапри сучасному рівні її споживання на 14000 років.
Дійсно, від океану мохнаотримати деяку кількість теплоти, врахувавши, що температура поблизу поверхнівища, ніж на глибині. Оскільки різниця температур становить Т1-Т2 ~ 10 К абонавіть менша, то максимально можливий ККД в даному випадку h=(Т1-Т2)/(Т1) тобтопорядку 1/30.
Можливість створеннятакої машини, названої вічним двигуном другого роду, не суперечить першомузакону термодинаміки. Однак усі відомі на сьогодні результаты дослідів свідчатьпро те, що створення вічного двигуна другого роду, є настільки ж нерозв'язнимзавданням, як і виготовлення вічного двигуна першого роду. Цей досвідчений фактприйнятий у термодинаміку в якості другого основного постулату — другого законутермодинаміки.
Теплопередача мимоволівідбувається тільки в одному напрямку — від гарячого тіла до холодного.Виходить, щоб енергія теплового руху молекул води світового океануперетворилася в механічну енергію, необхідно мати робоче тіло, температураякого нижче температури води в океані.
З цього випливає, щонездійсненно термодинамічний процес, у результаті якого відбувалася би передачатепла від одного тіла до іншого, більш гарячому, без яких-небудь інших змін уприроді. Інакше кажучи, неможливо побудувати періодично діючу машину, щобезупинно перетворювала б теплоту в роботу тільки за рахунок охолодження одноготіла, без того щоб у навколишніх тілах не відбулося одночасно яких-небудь змін.
Фізичний зміст другогозакону термодинаміки полягає в тім, що енергія теплового руху молекул речовинив одному відношенні якісно відрізняється від всіх інших видів енергії — механічної, електричної, хімічної, ядерної і т.д. Ця відмінність полягає в тім,що енергія будь-якого виду, крім енергії теплового руху молекул, може цілкомперетворитися в будь-який вид енергії, у тому числі в енергію теплового руху.Енергія ж теплового руху молекул може перетворюватися в будь-який інший виденергії лише частково. У результаті цього будь-який фізичний процес у якомувідбувається перетворення якого-небудь виду енергії в енергію теплового рухумолекул, є необоротним процесом, тобто він не може бути здійснений цілком узворотному напрямку.
Вічний двигун — романтична мрія подвижників, що хотіли дати людству безмежну владу надприродою, жадане джерело збагачення для шарлатанів і авантюристів; сотні,тисячі проектів, так ніколи не здійснених; хитромудрі механізми, що, здавалося,от-от повинні були запрацювати, але чомусь залишалися в нерухомості; розбитідолі фанатиків, обмануті надії меценатів. Але через що все це відбувалося?Через незнання елементарних фізичних законів, через бажання з нічого одержативсе. Дотепер у патентні бюро надходять заявки з пристроями, що власне кажучи євічними двигунами. Очувидно, у самій ідеї вічного двигуна криється якасьтаємниця, щось, що змушує людей шукати і шукати його секрет. Але, видно таквлаштована людина.
Литература
1. Историяинженерной деятельности. М. Д. Аптекар, С.К. Рамазанов, Г.Е. Фрезер.
2. http://www.kpi.kharkiv.edu/history/navch/ing.htm
3. file:///C:/Documents%20and%20Settings/Администратор/Рабочий%20стол/referat-270/referat.html
4. http://ua.textreferat.com/download-270.html