Міністерство освіти і науки України
Східноукраїнський національний університет іменіВолодимира Даля
Кафедра всесвітньої історії
Трофимов Ілля Володимирович
Досягнення в техніці у XIX-на початку XX ст.
Курсова робота
Науковий керівник д. і. н.,
Кривуля О.А.
Луганськ — 2007
ЗМІСТ
Перелік умовних позначень або скорочень. 3
ВСТУП… 4
РОЗДІЛ 1. Джерела та історіографія. Джерельна база. 5
1.2. Історіографичний огляд. 6
РОЗДІЛ 2. Науковий напрямок у розвитку техніки. 13
2.1. Механіка і термодинаміка. 13
2.2. Електрика і магнетизм. 20
2.3. Світлотехника. 25
РОЗДІЛ 3. Розвиток техніки і побудова машин в XIX-напочатку XX ст. 32
3.1. Металодобуваючи і гірничі машини. 32
3.2. Машини на електричній енергії 37
3.3. Військові технології 43
Список літератури… 51
Перелік умовних позначень абоскорочень
1. НТП науково-технічний прогрес
2. НТР науково-технічна революція
ВСТУП
Актуальність теми. В час розвитку технологій імасової комп’ютеризації історія розвитку техніки є дуже актуальною. Особливотехніка XIX та XX сторіччя. Саме в ті часи було винайдено всі ті винаходи івідкриття якими ми користуємося. Якщо простежити цей шлях можна зрозуміти щотреба робити надалі для досягнення Україною технічного рівня Європи.
Мета і завдання дослідження. Мною поставленамета
Об’єкт дослідження. Об’єктом мого дослідженняє наукові теорії, принципи, закони, експерименти, прилади, конструкції, машини,систем зв’язку і сполучення.
Предметдослідження. Наука та її втілення в конкретному технічномуприладі чи процесі в даний проміжок часу.
Методидослідження. Загальнонаукові: логічний, історичнийіндукції історико-системний. Спеціально-історичні історико-генетичний
Наукова новизнаодержаних результатів.
Практичнезначення одержаних результатів. Отримані мною результати можна використати дляподальшого дослідження, написання кандидатської дисертації, статті чи книги. Наоснові нових одержаних результатів можливо підготувати доповідь на науковуконференцію.
Структура і обсяг роботи. Курсова (випускна) роботаскладається зі вступу, розділів, підрозділів, висновків, списку використанихджерел та літератури, додатків. Список використаних джерел та літературискладається з …. найменувань на …. сторінках. Робота має …. додатків на …. сторінках.Загальний обсяг становить – …. сторінки, з них основного тексту …. сторінок.
РОЗДІЛ 1. Джерела та історіографія. Джерельнабаза
У радянський час було видано чималофундаментальні монографії й навчальні посібники, присвячених історії науки йтехніки, наприклад: А.А. Зворикін, Н.И. Осьмова, В.И. Чернишов, С.В. Шухардин. “Историятехники”; В.С. Виргинский, В.Ф. Хотсенков. “Очерки истории науки и техники сдавних времен до середины XIX века”; С. Лилли. “Люди, машины и история”; Дж. Бернал.“Наука в истории общества”; В.И. Вернадский. “Избранные труды по истории науки”;П.П. Гайденко. “Эволюция понятия науки”; И.Д. Рожанский “Развитие природоведения“;В.А. Кирилін. “Страницы истории науки и техники” и др. У більшості з нихметодологічне основою служить формаційний, соціально-економічний підхід, однаку деяких з них простежується й доповнюючий його цивилізаційним, соціокультурнийпідхід, що дозволяє глибше й повніше розглянути феномени “наука” “техніка”.
У цей час загальноприйнятим стала взаємодоповнюваністьцих підходів, причому більше уваги акцентується на соціокультурному. З тих порне було, за рідкісним винятком, видано курсу лекцій по історії науки п техніки,настільки необхідного зараз. В 1996 році вийшло у видавництві Харківськогодержавного політехнічного університету навчальний посібник Л.Н. Бесова «Историянауки и техники с древнейших времен до конца XX века», в основі якоголежить нова парадигма інженерного утворення — майбутній фахівець повинен бачитисебе не просто творцем нових машин, пристроїв й технологій, але й адвокатомПрироди, що вимагає захистити неї від непродуманої інноваційної діяльності.
Щодо періоду розвитку науки й техніки розглянутогомною написане не багато книг: Гудожник Г.С. “Научно-технический прогресс: Сущность.Основные тенденции”; Копилов И.П. “Электрические машины”; ПрокоповичА.Е. “Технический прогресс в станкостроении”.
Слід зазначити ряд нових видань: Полікарпов В.С.“Історія науки і техніки” і спільне видання Аптекаря М.Д. Рамазанова і ФрегераГ.Е. — викладачів СНУ ім. Даля “История инженерной деятельности”. У ній єприсутнім новий підхід до питання генезису техніки. У курсі лекцій викладаютьсяпринципові, вузлові моменти історії науки й техніки на основі сполученнясоціально-економічного й соціально-культурного підходів. У ньому використаєтьсявсе позитивне, накопичене у вітчизняні й закордонних історико-наукових іісторико-технічних дослідженнях, у філософії й методології науки й техніки, атакож результати авторських досліджень, викладених у ряді монографій «Людинаяк космопланетарний феномен», «Сучасна культура й генна інженерія»,«Интегральная природа человека: естественно научный поход, гуманитарныеаспекты», «Час і культура». «Феномен людини — учора ізавтра», «Багатомірний мир сучасної людини». Автора прагнуть, походу викладу приводити різні точки зору на ті або інші проблеми історії науки йтехніки, щоб читач міг чітко уявити собі суть розглянутого питання.
Особливий інтерес представляє книга Лернера Р.Е й Мичама “Western Civilszation. ” 1.2. Історіографичний огляд
Навіть якщо розглядати науку як виробництвознань, то вона й щодо цього являє собою щось досить багатоскладове й різнорідне.У своєму навчальному посібнику «Філософія науки й техніки» В.С. Стеши.В.Г.Горохів і М.А. Рожевий характеризують даний аспект науки в такий спосіб: «Цене експериментальні засоби, необхідні для вивчення явищ, прилади й установки,за допомогою яких ці явища фіксуються й відтворюються. Це — методи, задопомогою яких виділяються й пізнаються предмети дослідження. З'ясуємо змістіншого основного поняття — поняття „техніка“, що аж ніяк не є простим.Необхідно мати у виді та немаловажна обставина, що техніка в XX сторіччіперебуває у фокусі вивчення всіляких дисциплін як технічних, так природних ісуспільних, як загальних, так і часток. У науковій літературі техніку відносятьдо сфери матеріальної культури: вона обстановка нашого домашнього й громадськогожиття, засобу спілкування, захисти й напади, всі знаряддя дії на всілякихпоприщах. Так визначає техніку на рубежі XIX XX сторіччі вітчизняний дослідникП.К. Энгельмайер: „своїми пристосуваннями вона підсилила наш слух, зір,силу й спритність, вона скорочує відстань і час і взагалі збільшуєпродуктивність праці. Нарешті, полегшуючи задоволення потреб, вона тим самимсприяє народженню нових… період у розвитку технічного знання генезистехнічних наук охоплює проміжок часу, починаючи із другої половини XV в. допочатку XIX в. Це гот етап в історії науки й виробництва, коли для рішенняпрактичних завдань починають використати наукове знання. На стику виробництва йприродознавства виникає наукове технічне знання, що покликане безпосередньообслуговувати виробництво. Формуються принципи одержання й побудови науковоготехнічного знання, коло розв'язуваних ними завдань, методи. Одночасно триваєстановлення природознавства, що пов'язане з виробництвом опосередковано, черезтехнічні павуки й техніку. Дякуючи цьому взаємозв'язку складаються всі тіособливості, які обумовили надалі особу класичної науки. Третій період “класичний»в історії природознавства й технічних наук — за часом охоплює XIX в. I триваєаж до середини XX в. Технічні науки являють собою що сформувалася й розвинутуобласть наукових знань, що має свій предмет, засоби, методи й чітко обкресленусферу дослідження (мова йде про технічні науки в цілому, деякі з них виникаютьі формуються й зараз). Саме в даний період зложилися досить стійкі форми взаємозв'язкуприродознавства й технічних наук.
Із закономірностей розвитку науки й техніки, атакож з напрямків, що намітилися, науково-технічного прогресу треба, що заразскладається — посткласична наука, тобто йде становлення єдиної системинаукового знання, коли «природознавство включить у себе павуку про людинув такій же мері, у який наука про людину включить у себе природознавство: цебуде одна наука» (К. Маркс)…
«Аналіз динаміки всіх цих структурнихелементів техносфери показує, підкреслює А. Литвинцева, — що в ціломувідбуваються істотні зміни місця й ролі техносфери в цілісній соціокультурноїсистемі. Вона починає займати не тільки пріоритетне місце, чим, і породженийтехногенний характер сучасної цивілізації, але й поневолює людини, підкоряючийого законам своє! „] еволюції“. Дане положення загальноприйняте усвітовій філософії науки й техніки. Нею використають у своїх купах великімислителі й дослідники (Г. Маркузс, М. Сколнмовский, И. Лазенька й ін) прирозгляді проблеми екзистенції людини.
У своїх „Міркуваннях натураліста“наш геніальний дослідник В.И. Вернадский писав про загальний характер науковогознання наступне: „Наука є створення життя. З навколишнього життя науковадумка бере приводить нею у формі наукової істини матеріал. Наука є прояв дії влюдському суспільстві сукупної людської думки“. Пізнати наукову істину,затверджував він далі, „не можна логікою, можна лише життям. Діяхарактерна риса наукової думки. Наукова думка, наукова творчість, науковезнання йдуть у гущавині життя, з якої вони нерозривно зв'язані, і самиміснуванням своїм вони
Загальним характером володіють і технічніпавуки як що історично сформувався область наукового знання й типу науковоїдіяльності. Більше того, технічні науки подібні до дволикого Януса вонинайтіснішим образом пов'язані із природознавством і з інженерним досвідом. Усвій час академік И.И. Артоболевский говорив, що “ланками, що пов'язують науку й інженерну практику, є ті галузі науки, які ми називаємотехнічними науками, а проф. Бернал найчастіше їх називає прикладними науками. Дійсно,технічні науки народжуються як би на стику точних наук й інженерного досвіду,притім вони проникають як у точні науки, так й в інженерну практику. Тому такважко часто буває встановити, де кінчається наука й починається інженернапрактика». Тим більше підсилюємося й розширюється зв'язок технічних наук зінженерним досвідом в умовах наб1фающе1 об темпи науково-технічного прогресу,що припускає з'ясування проблеми співвідношення, що змінюється, науки й техніки.
Західний дослідник С. Тулмин, наприклад,переносить вироблену їм дисциплінарну модель еволюції науки на опис історичногорозвитку техніки. Тільки в цьому випадку мова ідо вже не про фактори змінипопуляції теорій або понять, а про еволюції інструкцій, проектів, практичнихметодів, прийомів виготовлення й т.д. Аналогічно розвитку науки нова ідея втехніку часто веде до появи зовсім нової технічної дисципліни. Технікарозвивається за рахунок відбору інновації із запасу можливих технічнихваріантів.
В.С. Степин, В.Г. Горохів і М.А. Рожевийприйшли до висновку, що найбільш реалістичною й історично обґрунтованою моделлює та, відповідно до якої аж до кінця XIX сторіччя регулярного застосуваннянаукових знань у технічній практиці не було, як це характерно для технічнихнаук сьогодні. Вони пишуть: «Протягом XIX століття відносини науки йтехніки частково перевертаються у зв'язку з „ідентифікацією“ техніки.Цей перехід до наукової техніки не був, однак, односпрямованою трансформацієютехніки наукою, а їхньою взаємозалежною модифікацією. Інакше кажучи, „спеціалізаціятехніки“ супроводжувалася „технізацією науки“. У той же часприродознавство до XIX століття вирішувало в основному свої власні завдання,хоча часто відштовхувалося від техніки. Інженери, проголошуючи орієнтацію нінауку, у своє безпосередній практичній діяльності керувалися нею незначно. Післябагатьох століть такої „автономії“ павука й техніка з'єдналися в XVIIстолітті, на початку наукової революції. Однак лише до XIX століття ця єдністьприносить свої перші плоди, і тільки в XX столітті наука стає головним джереломнових видів техніки й технології». На користь даної моделі свідчитьісторія науки й техніки з найдавніших часів до кінця нашого сторіччя.
Відомий фізик й історик науки Дж. Борнал (1901-1971р) нарахував їх три, завдяки тому, що помістив історію в центр свого аналізунауки. «Щоб пізнати функцію павуки в цілому, — писав він, — необхідноглянути на неї на максимально широкому історичному тлі». Це, зокрема,дозволило йому вичленувати ті основні зміни, які пережило людство після свогопорівняно пізньої появи на Землі. Перше й друга — формування людськогосуспільства й цивілізації — і відбулися до початку письмової історії. Третюзміну він охарактеризував як «наукову трансформацію суспільства, щовідбувається зараз і для якої поки немає назви».
Відбувається четверта фундаментальна зміна вісторії людства трансформація капіталістичного (індустріального) суспільства впостіндустріальне під впливом цілого ряду факторів, у тому числі йнауково-технічному прогресі. Вище вже відзначалося, що саме винаходи йвідкриття, особливо в науці, техніку й технології, змінюють соціальний мирлюдини з усіма його вимірами.
Нарешті, наприкінці XX сторіччя природознавство,що формується, з необхідністю вимагає не тільки обґрунтування принциповоїцілісності всього природознавства, але й відповідь на питання: чому самефізика, хімія й біологія стали основними і як би самостійними розділами наукипро природу. «Тому природознавство як дійсно єдина наука про Природу, — роблятьвисновок В.И. Кузнєцов і Г.М. Идлис — народжується фактично тільки тепер. „Наукове“й „технічне“ ставилися в дійсності до різних областей соціокультурноїдіяльності.
Спочатку наука багато чого взяла вмайстрів-інженерів епохи Відродження, потім в XIX — XX століттях професійнаорганізація інженерної діяльності стала будуватися по зразках дії науковогоспівтовариства. Спеціалізація й професіоналізація науки й техніки з одночасноютехнізацією науки й специфікацією техніки мали як результат поява безлічінаукових і технічних дисциплін, що зложилися в XIX XX століттях у більше абоменш стрункий будинок дисциплінарно організовані науки й техніки» (В.С. Стспин,В.Г. Горохів, М.А. Рожева). І нарешті, наприкінці XX сторіччя починаєтьсяпроцес гуманітаризації й гуманізації науки й техніки, обумовлений зміноюцивілізаційної парадигми Заходу. В історичній ретроспективі можна зафіксуватичотири стадії розвитку техніки, що має кореляції з фундаментальними змінами врозвитку людства й етапами розвитку природознавства.
Вся історія людства показує, що розвиток наукий техніки носить закономірний характер і має свої протиріччя. Зрозуміло, що востаточному підсумку всі знання виникають під впливом практичних потреб й. упершу чергу, потреб виробництва. «Однак потреби виробництва, — цілком справедливовідзначає проф. М.М. Коропів, не визначаю) всієї складної динаміки формуваннязнанні, створення нових ідей, теорії й висновків. Специфіку виникнення йрозвитку наукових теорій дуже часто не можна пояснити безпосередньо потребамивиробництва. Було б більшим спрощенством представляти
Історію науки й техніки, писав А.М. Горький,треба зображувати не як склад готових відкриттів і винаходів, а як аренуборотьби, де конкретна жива людина переборює опір матеріалу й традиції.
Боротьба думці в науці існує з моменту їївиникнення. Історія науки є історія зміни різні теорії й, отже, боротьби теорії.Ця боротьба випливає із самого характеру процесу наукового пізнання. Неповнота,недосконалість знань неминуче приводить до того, що той самий рядспостережуваних фактів одержує різне пояснення в різних учених
Процес відбруньковування наук, перетворенняокремих галузей науки в самостійні наукові дисципліни, що зв'язують роз'єднаніраніше галузі природознавства в єдине ціле, почався ще на рубежі XIX й XX ст. Унаступний період процес диференціації павук про природу продовжувавпідсилюватися. Він викликався як потребами суспільного виробництва, так івнутрішніми потребами розвинена наукового знання. Разом з тим він сполучений ізпроцесом інтеграції, у результаті спостерігається виникнення й бурхливийрозвиток прикордонних, стикових наук: генної інженерії, молекулярної теології,біогеохімії й ін.
У свою чергу, перша половина XX в. дала науців кілька разів більше, ніж весь XIX в. »… У продовження нашого життя,писав фізик Р. Мплликсн, — ми знайти набагато більше нових фізичних відношенні,чим в усі попередні століття, разом узяті". Це прискорення темпів розвиткуми спостерігаємо й в інших науках. Так, наприклад, характеризуючи розвитокбіології, Альбин М. Веппберг (США) відзначав, що «за останнє десятиліттями довідалися про основні процеси життєдіяльності — росту, синтезі білків,розмноженні більше, ніж це було зроблено за всю попередню історію». Удругій половині XX століття в силу що відбулася НТР і розвитку, що пришвидчується,НТП людство одержало ще більше знань, ніж за весь попередній час.
Вітчизняний учений проф. А.И. Половникін усвоїй книзі «Закони будови й розвитку техніки» почав спробусистемного викладу й узагальнення у вигляді законів техніки, накопичених ірозрізнених у різних науках численних відомості й фактів. При цьому законитехніки вивчаються й формулюються за аналогією із законами природи й з облікоміснуючих у природознавстві вимог.
РОЗДІЛ 2. Науковий напрямок урозвитку техніки2.1. Механіка і термодинаміка
Якщо механіка кінця XVII — почасти XVIII в. займаласяв основному завданнями руху матеріальної крапки й системи крапок, що малиособливо важливе значення для проблем небесної механіки, то до XIX в. центруваги був перенесений на розробку питань фізичної й технічної механіки.
Старі подання про машини як пристосуваннях дляпідйому й пересування більших вантажів малою силою л ті елементарні прийоми длярозрахунку машин, які були завершені в попередній період, уже не моглизадовольняти швидко, що розвивалося виробництво.
Розвиток механіки йде в цю епоху у двохнапрямках; розробляються й удосконалюються аналітичні методи механіки йзаставляються основи так називаної прикладної механіки. Центром розвиткумеханіки в цей період стає Франція. Роботи французького вченого Ж. Лаграпжа(1736-1813), особливо його «Аналітична механіка» (1813 р). визначилианалітичний напрямок у цій науці. Одночасно у Франції формується й прикладнамеханіка (цей термін одержав загальне поширення в 30-х роках XIX в). Упочатковий період головну роль у розвитку прикладної механіки грали вчені, щогрупувалися навколо паризької Політехнічної школи. Насамперед це Г. Мопж(1746-1819), Л. Карло (1796-1832), Ж. Попселі (1788-1867) і ін.
Пізніше свій внесок внесли англійські вчені (Р.Виллис й ін). потім (у другій половині XIX в) росіяни вчені (П.Л. Чебишев) і,нарешті, німецькі (Ф. Рело).
Основним у прикладній механіці є поняттямеханічної роботи й рівняння руху машин. Важливим завданням було визначеннякоефіцієнта корисної дії машин, проблема забезпечення рівномірного руху машин,у зв'язку із чим досить важливої стала проблема стійкості руху й машинах(Навье, Попселе, Морен, Вишнеградський).
На перших етапах прикладна механіка включала йвиклад почав гідравліки, теорії гідравлічних двигунів, теорії парових машин іпарових казанів. Надалі ці розділи виділяються в самостійні науки. Уже в 30-хроках XIX в. у самостійну наукову дисципліну оформилися теорія пружності й опірматеріалів. Після появи водяних турбін виділяється в окрему науку гідравліка йтеорія гідравлічних двигунів.
Хоча основні поняття кінематики були дані ще впопередній період Галилеем, Гюйгенсом, Ньютоном, Эйлером, все-таки кінематикаяк самостійний розділ механіки виникла тільки в першій половині XIX в. підвпливом запитів машинної техніки й необхідності дослідження передачі рухів умеханізмах. Найбільшу роль у цьому новому напрямку зіграла висунута ГаспаромМонжем ідея розробки кінематики механізмів. Пізніше на доцільність виділеннякінематики в самостійну науку вказав французький фізик Амперів II 1834р. Він жезапропонував саму назву — кінематика. Ідея Ампера була здійснена французькиммеханіком Характерною особливістю зазначених робіт, що заклала основикінематики механізмів, є застосування геометричних методів. За допомогою цихметодів вирішувалися завдання про наближені прямолінійно спрямованих механізмаху Бурместера. У класичній праці Рело дається розрахунок механізмів такназиваним експериментальним методом, при якому рішення питання здійснюється задопомогою моделей механізмів, шаблонів окремих ланок, експериментально побудованоїтраєкторії крапок ланок і т.д.
Новий напрямок у теорії механізмів створиввидатний російський математик і механік Пафнутій Львович Чебишев (1821-1894) своєюроботою «Теорія механізмів, відомих за назвою паралелограмів», Чебитевзацікавився механізмами, що забезпечують передачу руху, і особливопаралелограмами Уатта. Чебишев вирішував ці завдання аналітичним шляхом
Механізми й методи синтезу Чебишева, однак, незіграли великої ролі в знос час і тільки в XX сторіччі дослідження Чебишевадуже вплинули на розвиток теорії механізмів і машин.
В області гідромеханіки, основи якої булизакладені в XVIII в. роботами Э. Эйлера й Д. Бернуллі, у цю епоху виникає новаважлива область — гідромеханіка грузлої рідини. Вона розробляється в першійполовині XIX в. у працях С. Пуансона, Л. Навье, Дж. Стокса, Навье в 1822р. упершенавів рівняння руху нестисливої грузлої рідини. У цьому ж напрямку працював й англійськийфізик і механік Дж. Стоці. Його рівняння руху грузлої рідини, відоме за назвоюрівняння Навье — Стокса, було важливим етапом у розвитку гідромеханіки. Роботицих учених зіграли надалі важливу роль для розвитку машинобудування Великезначення для подальшого розвитку гідромеханіки мали дослідження англійськогофізика Кельвіна Томсона (1824-1907) і німецького натураліста ГерманаГельмгольца (1821 — 1894). Томсон і Гельмгольц поклали початок розробці теоріївихрового руху. Томсон установив важливу теорему про збереження циркуляції відеальній рідині, Гельмгольц; в 1858 р. заклав фундамент теорії вихрового рухурідини, що має найважливіше значення для розвитку гідродинаміки я аеродинамікив XX в. радіотехніки, технічної акустики
Наприкінці XIX і початку XX в. одержують свійподальший розвиток як загальні розділи механіки — динаміка твердого толу,теорія стійкості руху, так і механіка рідин і газів. Ряд досліджень по механіцібув відповіддю на практичні запити техніки, інші, випереджаючи запити практики,здавалися чисто теоретичними, відверненими, і тільки наш час показало їхнєпрактичне значення.
Прямий зв'язок із практичними питаннями малитеоретичні роботи але динаміку важкого твердого тіла. Дослідження цієї проблемистимулювалося тім, що кінець XIX в. був періодом широкого поширення нарізнихартилерійських систем. Треба було додати снаряду швидке обертання, щозабезпечувало б йому необхідну стійкість у польоті. Рішення цього завданнямеханіки дали росіяни вчені артилеристи Н, В. Маиевский (1823-1892), Н.Л. Забудский(1853-1917). Пізніше лад цією проблемою працював А.Н. Крилов (1863 — 1945).
Проблема руху швидко обертового снаряда єчасткою случаємо динаміки гіроскопа (вовчка). Дослідження снарядів викликало вмеханіків новий інтерес до проблеми руху гіроскопа. В 1888 р. С.В. Ковалевская(1850-1891) дала рішення питання про обертання важкого тіла навколо нерухомоїкрапки для випадку, коли центр ваги тіла не перебуває на осі симетрії.
Теорія гіроскопа тесло пов'язана з однієї знайбільш загальних проблем із проблемою стійкості рівноваги й рухи матеріальнихсистем. Загальне її рішення було дано А.М. Ляпуновым у роботі «Загальнезавдання про стійкість руху» (1892 р). Великий внесок у загальну теоріюстійкості руху тіл вніс французький учений А. Пуанкаре.
В останній третині XIX і початку XX в. одержуєподальше розлиття механіка рідини. Німецький учений Г. Гельмгольц (1821-1894) розробляєнавчання про вихри в рідині. У цей же період розвивається динаміка грузлоїрідини. Гідродинамічну теорію тертя створив росіянин учений Н.П. Петров(1836-1920). Теоретичні дослідження Петрова по гідродинамічній теорії змащеннябули викликані потребами залізничного транспорту й пов'язані зі знаходженнямспособів збереження осей вагонів.
На початку XX в. у зв'язку із запитами авіаціївиникає новий розділ гідродинаміки — аеродинаміка.
Вирішальну роль у створенні аеродинамікизіграв росіянин учений II.Е. Жуковський (1847-1921). В 1904 р. Жуковськийзробив відкриття, що послужило основою всього подальшого розвитку сучасноїаеродинаміки. У роботі «Про приєднані вихри», що була повідомлена вМосковському математичному суспільстві 15 листопада 1905 р., Жуковський давформулу для визначення піднімальної сили крила, що є основою всіхаеродинамічних розрахунків літаків.
В 1910-1912 р. з'явилися нові роботиЖуковського, у яких він провів розрахунок сили, що діє на крило, і вказав рядтеоретичних профілів крила. В 1912-1918 р. з'являються дослідження Жуковського,у яких він дав теорію повітряного гвинта.
До цього ж часу ставляться роботи німецькоговченого Л. Прандтля, що в 1905 р. у праці «Про рух рідини при дуже маломутерті» дав досить плідне для наступного розвитку механіки подання проприкордонний шар рідини, що прилягає до поверхні обтічного твердого тіла,пояснивши опір тіла, що рухається в рідині або газі, головним чином відривомприкордонного шару. Прандтль багато зробив для розвитку теорії крила.
В 1902 р. з'явилася робота російського вченогоС.А. Чаплигина (1869 — 1942), озаглавлена «Про газові струмені», щопоклала початок нової області механіки — газовій динаміці. У роботі був данийметод дослідження в струєвих рухах газу при будь-яких дозвуковых швидкостях. Величезнезначення цього дослідженні виявився значно пізніше, коли розвиток швидкісноїавіації привело к. вивченню сил, з якими повітря діє на літак, що летить зішвидкістю, що наближається до швидкості звуку.
Винятково велике значення для дослідженняпольоту ракет мав новий розділ механіки — динаміка перемінної маси, розробленийИ.В. Мещорским (1859-1935) у його працях «Динаміка крапки перемінної маси»(1897 р) і «Рівняння руху крапки змінної маси» (1904 р).
Видатний росіянин учений К.Э. Ціолковський(1857-1935) створив теорію польоту ракети з урахуванням зміни її маси,математично довівши можливість застосування реактивних апаратів дляміжпланетних повідомлень.
Розвиток машинної техніки, будівництвозалізничних мостів і швидкохідних пароплавів, а також регулятор поставили, уцентрі уваги вчені проблеми коливань і резонансу. Теорія змушених коливань інавчання про резонанс були логічним продовженням досліджень Лагранжа,викладених в «Аналітичній механіці» (1788 р). Особливо треба відзначитиу цьому напрямку роботи німецького математика К. Вейерштрасса (1815-1897) іросійського вченого О.И. Сомова (1815-1876).
Зі спеціальних областей теорії коливаньважливе значення мало дослідження хитавиці корабля, проведене А. Н, Криловим. ВXX в. починає розроблятися нова область теорії коливань, так називана теоріянелінійних коливань, викликана до життя розвитком електротехніки, Дослідженняпарових машин привело до розробки основних початків термодинаміки — науки, щовивчає закони теплової рівноваги й перетворення теплоти в інші види енергії.
Одним з основоположників термодинаміки бувфранцузький учений Карно. У своєму єдиному добутку «Міркування про рушійнусилу вогню й про машини, здатних розвивати цю силу», опублікованому в 1824р., Карно розглядає питання про «одержання рухів з тепла».
Він указує, що корисна робота в паровихмашинах може бути отримана тільки при переході тепла від тіла більше нагрітогодо тіла більше холодному. Навпаки, для того щоб передати тепло від холодноготолу до більше нагрітого, необхідно затратити — роботу. Цю закономірність Карповиявив, аналізуючи ідеальний круговий тепловий процес.
Правильно помітивши фізичні закономірності, щолежать в основі роботи теплових машин, Карно, однак, не переборов неправильнихподань про природу теплоти, він розглядав теплоту як деяку невагому рідину(теплород). Відповідно до поглядів, що панували тоді, теплород не може не знищуватися,не виникати, а тільки переходити від одного тіла до іншого. Втім, в останніроки свого короткого життя Карно відмовився від теорії теплорода, визнавшивзаємну превратимость теплоти й механічної роботи, і приблизно визначивмеханічний еквівалент теплоти.
Работы Карно сприяли встановленню принципу, щодозволив визначити найбільший можливий КПД теплової машини. Цей принцип привівнадалі до відкриття другого початку термодинаміки, що в остаточному видісформулював в 1850 р. німецький учений Р. Клаузиус (1822-1888). Сутністьдругого початку термодинаміки, по Клаувиусу, полягає в тім, що теплота не можесама по собі перейти від більше холодного тіла до більше теплого. Клаузиусуперше ввів поняття ентропії — одну з основних термодинамічних величин.
Найважливіше значення для розвитку технікимало відкриття першого закону термодинаміки, відповідно до якого кількістьтеплоти, повідомлена матеріальній системі, дорівнює сумі приросту внутрішньоїенергії системи й кількості зробленої його роботи. Цей початок торуй обдинаміки був сформульовано як окремий випадок закону збереження й перетворенняенергії.
Закон збереження й перетворення енергії, якпоказує історія розвитку науки, є одним з найбільш загальних, універсальнихзаконів природознавства. Він був відкритий і сформульований у результатідосліджень і спостережень, зроблених у різних країнах і протягом тривалого часу.Виробнича практика, особливо в області теплотехніки, використання можливостіперетворення механічної енергії в теплову й навпаки, а також успіхи в областівивчення електричних явищ сприяли нагромадженню необхідних відомостей дляобґрунтування цього закону.
Ідея збереження матерії висловлювалася ще встародавності Анаксагором, Емпедоклом, Демокритом, Епікуром і Лукрецієм. Пізніше,в XV-XVIII вв., Дж. Бруно, Г. Галилей, Ф. Бэкоп, П. Гассенди, Э. Мариотт, М. Морсснинеодноразово повторювали це положення. В 1756 р. М.В. Ломоносов провів ряддосвідів, у яких уперше довів, що при хімічних реакціях речовина не губиться йне виникає й. ч нічого. Це з'явилося першим експериментальним підтвердженнямзакону збереження речовини. Цей закон французький хімік А. Лавуазьє ставзастосовувати в 1770 р.
Закон збереження й перетворення. енергії бувсформульований видатним німецьким ученим Робертом Майером (1814-1878).
Цей закон в 1841 р. Майер уперше виклав усвоїй праці «Про кількісне і якісне визначення сил»1, опублікованомутільки
1. Майер у своїх працях застосовував термін «сила»вкладаючи в нього зміст енергії. в 1881 р. Свої думки він розвив у роботі «Зауваженняпро сили неживої природи» (1842 р) і в праці «Органічний рух у йогозв'язку з обміном речовин» (1845 р). Закон збереження й перетворення «сил»(енергії), по Майорі, полягає в тім, що рух, теплота, електрика, хімічніпроцеси й т.п. є якісно різними формами «сил», що перетворюються другу друга при незмінних кількісних співвідношеннях. У своїх роботах Р. Майорустановив поняття кількісного еквівалента «сил» і визначив механічнийеквівалент тепла. 2.2. Електрика і магнетизм
До кінця XVIII ст. були вироблені першіуявлення про електрику і вивчені найважливіші явища електростатики. З початкуXIX ст. і центрі вивчення стає електричний струм. Цьому сприяли відкриттягальванічних елементів, які виявили обширну область явищ, пов'язаних зпостійним електричним струмом.
Новий період в розвитку учення об електрикупочинається з робіт італійського фізіолога Луїджі Гальвані (1737-1798), щоопублікував в 1791 р. свій «Трактат про сили електрики при м'язовому русі»,і італійського фізика і фізіолога Алессандро Вольта (1745-1827}. який в 1800 р.винайшов так званий вольтів стовп — перше джерело постійного струму, якийшироко використовувався дослідниками багатьох країн при вивченні електричнихявищ.
Найбільший для свого часу вольтів стовп бувстворений в 1802 р. російським ученим В.В. Петровим (1761 — 1834). Цей стовпскладався з 4200 мідних і цинкових кружечків і дозволяв отримати електрорушійнусилу близько 1700 вольт. Наявність такого могутнього джерела струму високоїнапруги дозволила Петрову зробити цілий ряд відкриттів і спостережень.
У своїх роботах він показав можливістьзастосування електричної дуги для освітлення, плавки і зварки металів, а такожвідновлення металів з оксидів. Це було найбільшим відкриттям, яке після робітряду учених і винахідників широко почало застосовуватися в промисловомувиробництві і в побуті.
В.В. Петрову належать відкриття залежностісили струму від площі поперечного перетину провідника, дослідження розряду увакуумі і встановлення залежності електричних явищ від полярності і форми електродів,відстані між ними, а також від ступеня розрядки повітря.
У 1821 р. німецький фізик Т. Зєєбек (1770-1831)відкрив явище термоелектрики, назване їм термомагнетизмом, суть якого полягалав тому, що в ланцюзі, що складається з різнорідних металів, виникаєелектрорушійна сила, якщо температура місць з'єднань або спаїв цих металіврізна. Мала величина отримуваних при цьому сил струму змусила зайнятисяпитанням про зв'язок між різними комбінаціями елементів в батареї і що виходятьпри; том силами струмів. Після ряду невдалих дослідів питання, був, па-кінець,вирішений німецьким фізиком Г.С. Омом (1787-1854), що встановив основний законелектричного ланцюга, що зв'язує опір ланцюгу, електрорушійну силу і силуструму. Цей закон був встановлений Омом експериментально і сформульований в1826 р. в роботі «Визначення закону, проводять електрику».
С встановленням кількісного співвідношення міжосновними параметрами електричного ланцюга відкрилися широкі можливості для вивченняелектричних явищ. Проте закон Ома довгий час не знаходив собі визнання. Ятільки після того, як росіяни учені Е. X. Ленд і Б.С. Якобн, німецькі учені До.Гаус, Г. Кирхгоф і деякі інші поклали цей закон в основу своїх досліджень,значення його стало незаперечно
У 1841 р. Джоуль встановив закон, що визначаєкількість тепла, що виділяється в провіднику при проходженні через ньогоелектричного струму. Незалежно від Джоуля в 1842 р. цей же закон відкрив іекспериментально перевірив Е. X. Ленц. Закон Джоуля — Ленца придбав великепрактичне значення, оскільки на нім заснований розрахунок електроосвітлювальнихустановок, всіх нагрівальних і опалювальних електроприладів, які почали широкозастосовуватися з кінця XIX ст.
У 1820 р. данський учений X. Ерстед відкривдію струму на магнітну стрілку. Французькі фізики Ж. Біо і Ф. Савар знайшликількісний закон цієї дії. Закон взаємодії струмів був відкритий французькимфізиком А. Ампером, працями якого були закладені по якому метали основисучасної електродинаміки. Відтворивши явища Ерстеда, Ампер запропонував своє «правилоплавця» для визначення напряму відхилення стрілки струмом. Для поясненнямагнітних властивостей речовин Ампер запропонував гіпотезу, згідно якої магнітскладається з величезного числа елементарних магнітиків — кільцевих електричнихструмів.
Таким чином, Ампер створив першу теоріюмагнетизму, в якій він зводить явища магнетизму до електрики.
У першій третині XIX ст. було зроблено дужеважливі відкриття, маєток вельми великі теоретичні і практичні наслідки і щознову поставили в центр уваги питання про зв'язок між зарядами і струмами тілахі одночасними змінами в навколишньому просторі, також пов'язали електричніявища з магнетизмом., Ці блискучі відкриття були зроблені англійським фізикомМихайлом Фарадеом (1791-1807). Керований ідеєю про єдність сил природи поставивсобі завданням розкрити зв'язки між електрикою і магнетизмом, електрикою іхімічними процесами, магнетизмом світлом Вже в 1822 р. він робить в своємулабораторному щоденнику замітку: «Перетворити магнетизм на електрику».29серпня 1831 р. Фарадеом відкрив явище електромагнітній індукції. Це відкриття,що принесло Фарадею світову популярність, мав величезне наукове і практичнезначення Подальший розвиток вчення про індукцію струмів отримало в роботахросійського ученого Е.X. Ленца, який обгрунтував в так зване «правилоЛенца».
Важливою заслугою Фарадея є встановлення ним в18.33-основного кількісного закону електролізу — закону електроннійеквівалентності. При цьому він висловив думку про атомну структуру електрики. У1835-1838 рр. Фарадєї проводив дослідження діелектриків В 1830 р. він відкривмагнітне обертання плоскості поляризації, встановивши, таким чином, зв'язок міжсвітлом і електромагнітними явищами. У тому ж році він відкрив і явище діамагнетизму.До 1851 р. Фарадей вивчає магнітні властивості різних речовин, а також працюєнад питаннями, що стосуються загальних властивостей магнітного поля. У 1851 р. вінопублікував цікаву роботу: «Фізичний характер магнітних силових ліній».
Роботи Фарадея зіграли величезну роль в загальнійтеорії електрики. До часу появи капітальних праць Фарадей учення об електриці імагнетизмі вже отримало розвиток на базі законів Кулона, робіт Ампера ц інших,що використали прийоми математичного. аналізу для теоретичного дослідження явищелектрики. У основу цього аналізу був покладений ньютонівський метод розглядуявищ тяжіння. Принциповою основою теорії електричних і магнітних явищ булоуявлення про взаємодію на відстані між зарядами і струмами. * У першій половиніXIX ст. фізики визнавали здатність зарядів і струмів взаємодіяти черезпорожнечу, без. посередництва яких би то не було проміжних фізичних середовищ.
Фарадей висловив новий погляд, стверджуючи, щовсі взаємодії взагалі, і електричні і магнітні взаємодії зокрема,розповсюджуються з кінцевою швидкістю при неодмінній участі проміжногосередовища. Електричний заряд магнітний полюс або дріт-пік, по якому течеелектричний струм, Фарадей розглядав як одну, з частин деякої фізичної системи.Він прагнув, таким чином, вкласти фізичний зміст в уявлення про електричний абомагнітний нуль. Порожнисто він мислив як реальний об'єкт, в якому відбуваютьсяфізичні процеси. Вивчення магнітних і електричних полів привело Фарадей доуявлення про «фізичні силові лінії».
Видатним продовжувачем робіт Фарадея буванглійський фізик Джемс Максвелл (1831 — 1879). Наукова діяльність Максвеллаохоплює ряд проблем молекулярної фізики, оптики, механіки, теорії пружності. Алеосновний внесок разом з кінетичною теорією газів Максвелл зробив в областіелектромагнетизму. Якщо Фарадей дав перше обгрунтування вчення проелектромагнітне поле, то Максвелл, продовжуючи роботи Фарадея, розробив теоріюелектромагнітного поля.
Ці дослідження узагальнені в його знаменитійпраці «Трактат по електриці і магнетизму», що вийшов в 1873 р. Математичнимвиразом теорії Максвелла з'явилася його знаменита система рівнянь. Фізичнагіпотеза Максвелла полягала в тому, що магнітне поле створюється не тільки врезультаті руху зарядів по провідниках (струмом), але і будь-якою зміноюелектричного поля. Закон, встановлений Максвеллом, зв'язував швидкість зміни вданому місці електричного поля — так званий струм змішення — з напруженістюстворюваного їм зміною магнітного поля і навпаки.
Відкриття, зроблені в другій третині XIX ст.,підготували грунт для застосування вчення про електрику і магнетизм до рядунайважливіших технічних проблем, які були вирішені в другій половині XIX п. іна початку XX ст. що сподіваються електромагнітних хвиль, питання про природу носіївзаряду і струму вивчалося спочатку поза зв'язком з електромагнітним нулем
У 1887 р. Генріх Герц відмітив, що якщо світлоелектричної іскри одного розрядника падає на негативний електрод сусіднього, топроходження іскрового розряду значно полегшується. У 1888 р. Вільгельм Гальвакс(1859-1922) встановив, що негативно заряджена металева пластинка втрачає свійзаряд при освітленні її променями іншої лампи. Російський учений Л.Г. Столстоп(1839-1896) докладно досліджував всі ці явища і показав, що сила що виникає 1струму залежить від інтенсивності освітлення і від довжини хвиль світла.
Досліджуючи явище фотоелектричного ефекту,Столетов ще не знав, що в його дослідах л од дією ультрафіолетового світла зметалу вириваються негативні електричні заряди, які раніше спостерігав Крукс врозрядній трубці і які Степів назвав електронами.
Остаточна атомна будова електричних зарядівбуло доведено тільки в 1911 р. дослідами американського ученого Міллікєна(1868-1953).
Відкриття і дослідження електронів, їхвзаємодії і рухи зіграли величезну роль в історії вчення про речовину. В кінціXIX ст. було остаточно встановлено, що заспіваний випромінюється і поглинаєтьсяелектронами, що входять до складу атома речовини.
Розвиток вчення про електромагнітне поле,відкриття електрона, встановлення електричної структури атома привели досинтезу цих досягнень в так званій електронній теорії, що склалася в кінці XIX –початку XX вв. Основи цієї теорії містилися в роботах видатного голландськогоученого Г. Лоренца (1853-1928), резюмовані І книзі «Теорія електронів»(1909г). 2.3. Світлотехника
Нове в області світлотехніки. прогрес вполіграфії. Створення фотографії.
Нові методи отримання вогню і зміна способівосвітлення До винаходів, що зіграли велику роль в тих, що розглядаються період,відноситься нові способи освітлення, друкарська машина і фотографія.
Відкриття штучного добування вогню з'явилосяодним з найбільших подій в історії людства, що сприяли корінному перетвореннюумов людей. Стародавні методи отримання вогню тертям і висіканням протягомтисячоліть залишалися без зміни. Тільки у XVIII ст. були зроблені відкриття, щодозволили по-новому здобувати вогонь, значно спростивши і прискоривши цюоперацію. У 1825 р. винахідник Д. Купер з Лондона почав виготовляти «кам'янісірники» з головкою з суміші сірі і білого фосфору. У 1827 р. англійськийаптекар Д. Балкер запропонував виготовляти сірники з головкою, змоченою сумішшюсірчистої сурми з хлористим калієм. Над створенням сірчаних сірників працювавтакож і угорець Іріні.
У 1833 р. німець Каммерер розробив технологіювиробництва сірників з головками з жовтого фосфору, легко займистими принезначному терті. Проте такі сірники при вживанні були дуже небезпечні, томужовтий фосфор був замінений червоним. С1848 р. в Швеції, а потім і в іншихкраїнах в масовій кількості почали проводити так звані «шведські»,або безпечні, сірники, в яких фосфор наносився не на головку сірника, а разом зіншими речовинами на поверхню сірникової коробки. З того часу був знайденийлегкий, дешевий і простий спосіб отримання вогню.
У першій половині XVII ст. навчилисявиготовляти литі сальні і воскові свічки у формах. У 1817 р. почали з'являтисястеаринові. а в 1837 грамів — парафінові свічки. Великим досягненням буввинахід в 1834 р. плетеного гніту, застосуванні якого поз полив про значнозменшити кіптяву я продовжити термін служби свічок.
На першу половину XIX ст. відноситься появамасляних (а пізніше і гасових) ламп з склом. Принцип дії такої лампи бувзаснований на використанні явища капілярності, під впливом якої горюча рідина зрезервуару, що знаходиться внизу, піднімається по гніту вгору, в зону горіння,де випаровується і горить.
На початку XIX ст. У 1783--1785 рр. голландськийаптекар Ян Мінкеларс проводив досліди по застосуванню газового освітлення. Найвдалішезастосував газ для освітлення англієць У. Мердок в 1792 р., що використав йогодля освітлення заводів Уатта і Болтона, але широке використання цього видуосвітлення стало можливим тільки після винаходу задовільних газових пальників. У1805 р. робочий Стопі в Англії винайшов метеликовий пальник для спалюваннягазу, яку винахідник Д. Нільсон значно удосконалив в 1820 р.
Незабаром після застосування газу дляосвітлення приміщень почалися досліди по його використанню для освітленнявулиць. У 1808 р. англійцем Ф.А. Віпзором був проведений перший досвід газовогоосвітлення вулиць; декілька газових ліхтарів задоволено довго освітлювали однуз вулиць Лондона. Проте тільки в 1813-1814 рр. вдалося налагодити задовільневуличне газове освітлення Лондона. З того часу газ почав застосовуватися дляосвітлення і інших міст. У 1825 р. він був використаний для вуличногоосвітлення Берліна, а в 1833 г. — Відня.
У Росії газ для освітлення застосовувавсяспочатку па деяких промислових підприємствах. У 1835 р. було введено вуличнегазове освітлення в Петербурзі, в 1865 р. газове освітлення з'явилося павулицях Москви.
Застосування газового освітленні і виробничихумовах дозволило капіталістам подовжити і без того великий робочий день. Газовеосвітлення настільки увійшло до життя багатьох країн, що довгий час конкурувалоз електричним освітленням, практичне, якому належало на початку 70-х років XIXст.
Технічний прогрес в поліграфії.
Кінець XVIII — початок ХIХ ст. ознаменувавсявеликими змінами і техніці книгодрукування. Технічний прогрес в областіполіграфічної справи йшов в основному у напрямі механізації друкарського інабірного процесів, а також створення нових способів книгодрукування ілітографії.
Першу практично придатну друкарську машину створивнімецький винахідник Ф. Кеніг в 1812-1814 рр. У друкарській машині Кенігаплоска плита для притисненні паперу до форми була замінена металевим циліндром.Крім того, Кеніг механізував і нанесе і" фарби на форму. Ці машини, щоотримали назву плоськопечатних, дозволили значно підняти продуктивністьдрукарського процесу.
Якщо на ручному друкарському верстаті можнабуло отримати на бланку 100 відтиснень в годину, то друкарська машина Кенігаробила понад 800 відтиснень.
В середині XIX ст. з'явилися друкарськімашини, окремі конструкції яких з деяким удосконаленням збереглися до нашихднів.1803 р. винахідником У. Буллоном в США була побудована перша ротаційнадрукарська машина, що друкувала на «нескінченному» паперовомуполотні, змотаному н рулон.
У першій половині XIX ст. було винайденонабірні машини різних конструкцій, що значно підвищили продуктивність праціскладача. Навіть недосконалі набірні машини дозволили піднятий!, продуктивністьпраці в 3-4 рази. Перші набірні. машини були створені в Англії Б. Фостером(1815 грама), і У. Чергем (1822 р). У цих машинах були механізовані операціївитягання літер нз спеціального сховища і установки їх і ряд — рядок.
Видатну роль в розвитку набірних машин цьоготипу зіграв винахід російського механіка П.П. Клягипського (близько 1839-1877).У 1866-1807 рр. він створив оригінальний «автомат-складач», щоскладається з двох апаратів. У одному з них виготовлялася «депеша» — паперовастрічка, на якій текст, що набирає, фіксувався у вигляді комбінацій отворів,причому кожній букві плі знаку відповідала визначений нам їх комбінація. Другийапарат представляв власне набірну машину, основною частиною якої був "",що автоматично розшифровував «депешу» і що регулював надходження внабір потрібних літер.
Важливим етапом в розвитку механізованогонабору з'явилося створення матрицевибивальної машини, рельєфні штампи і якоюпри натисненні спеціальних пристроїв (клавішею) видовбували на спеціальномукартоні поглиблені зображення букв і знаків, після чого по матрицях відливалинеобхідні форми. У 70-х роках XIX ст. велику роль в створенні матрицевибивальнихмашин зіграли роботи російських винахідників І.Н. Лівчака і Д.А. Тімірязева.
Ідеї, покладені в основу матриці вибивальнихмашин, були використання при створенні досконаліших наборно-отливних машин,пріметшие яких з'явилося характерною особливістю поліграфії кінця XIX ст. У цейперіод були зроблені перші спроби створення наборно-друкарської машини, щопоєднувала в собі набірні машини, що пишуть. Перші зразки її були побудовані в1870 р. російським винахідником М.І. Алісовим (близько 1830-1898). «Скородруківник»Алісова працював із швидкістю 80-120 знаків в хвилину.
Для розвитку наборно-друкарських машин великезначення мало створення працездатної машинки, що писала, призначеної для політерногодрукування тексту за допомогою рельєфних букв, що приводяться в рух системоюважелів. Перша модель її була виготовлена в 1867 р. в США До. Шолсом.
Ця машинка, що набула поширення під назвою «ремінгтон»,мала закритий шрифт, що не дозволяв під час роботи бачити друкарський текст. Протепрактично придатні манишки, що пишуть, були створені лише в кінці XIX ст. Зтого часу вони міцно увійшли до життя.
Нарешті, слід зазначити, що в цей часз'явилися і нові способи книгодрукування, наприклад літографія. Літографія булавинайдена в 1796-1798 рр. в Германії А. Зенефельдсром (1771 — 1834). Прилітографічному способі відтиснення виходять в результаті перенесення фарби підтиском з плоскої (нерельєфною) друкарської форми безпосередньо на папір. Цейспосіб широко застосовувався в першій половині XIX ст. Для відтворення картин,виконань книжкових і журнальних ілюстрацій і тому подібне В Росії вже в 1803 р.академік В.М. Севергі в «Санкт-петербурзьких відомостях» надрукувавперше повідомлення про літографію, а в 1810 р. в Петербурзі було відкрито першелітографське підприємство.
Технічний прогрес в поліграфії дозволив значнопідняти продуктивність друкарських процесів і, таким чином, поліпшити якістьвидаваних журналів і газет, а також колосально збільшити їх тиражі.
Як всяке видатне технічне досягнення,поліграфія була використана буржуазією в її боротьбі за політичне і економічнепанування. Газети, журнали і книги, що випускалися в капіталістичних країнах вмільйонних екземплярах, були і є знаряддям буржуазної пропаганди. Проте в тойже час поліграфія дала і пролетаріату могутня зброя, що сприяла розповсюдженнюідей наукового комунізму.
У першій половині XIX ст. було зроблено щеодне найбільше технічне відкриття — винайдена фотографія. Її поява — прямийнаслідок успіхів фізики і особливо хімії. Суть фотографічного процесу зводитьсядо того, що з предмету або групи предметів
Фотографія пройшла довгий і складний шлях. Людямдавно був відомий спосіб копіювання зображень, що утворюються в ящикуспеціального пристрою. Цей спосіб полягав в наступному: якщо в одній із стіноктемної кімнати або коробки виконати невеликий отвір і розташувати перед ним освітленийпредмет, то на протилежній стіні утворюється про тон відображення цьогопредмету. Коли була досягнута висока якість світлових зображень, встало новезавдання — постаратися утримати ці зображення. У цьому на допомогу прийшлахімічна дія сонця, тобто здатність сонячних променів змінювати колір деякихречовин. Грунтуючись па цій властивості, винахідники і учені скоро прийшли додумки, що якщо покрити матове скло камери-обскура якою-небудь світлочутливоюречовиною, то можна як би віддрукувати світлове зображення. У XVIII ст. хімікимали в своєму розпорядженні вже досить великий запас таких світлочутливихречовин.
У 1802 р. англійські учені Т. Веджвуд і г. Девівідкрили світлочутливість паперу, просоченого солями срібла. Все це підготувалоподальші успіхи в області фотографії. У 1811. р. француз Жозеф-Нісефор Ньепс(1765-1833) зайнявся пошуками способу закріплення, отриманого камерою-обскуразображення.
Незалежно від робіт Ньепса, над проблемоювідображення світлових зображень займався французький художник Луї-Жак Дагерр(1787-1851). Випадково дізнавшись, що Ньепс працює вже декілька років над тієюж проблемою, Дагерр запропонував йому працювати разом. У 1833 р. Ньепс помер, ав 1839 р. Дагерр, продовжуючи працювати, винайшов свій спосіб фотографування.
Спосіб Дагерра відрізняється від способуНьепса тим. що як світлочутлива речовина він замість асфальту, використаного Ньепсом,застосував йодисте срібло. Приховане зображення, отримане на світлочутливійречовині, Дагерр проявляв, діючи парами ртуті на йодисте срібло. Цим Дагеррдобився більшої швидкості отримання зображення і забезпечив точніше відтвореннясамого зображення.1
Протягом подальших десятиліть процесфотографування ускладнювався і удосконалювався. Французький винахідник Ньепс деСен-Віктор (1805-1870) замінив папір для негативу абсолютно прозорим склом. У1847 р. він ввів у фотографію перші фотопластини на склі, світлочутливий шаряких складався з йодистого срібла в Альбуміні. Скляний негатив володів рядомпереваг в порівнянні з паперовим, головним з яких були чистота і ясністьфотографічних відбитків. Скляні негативи застосовуються у фотографії і дотеперішнього часу.
Вельми успішно в 40-х роках ХТХ ст. надудосконаленням дагерротеплого способу фотографії працював російський винахідникА.Ф. Греків. Він запропонував оригінальний спосіб фотографування па металевихпластинках. Перші російські фотографи С.Л. Льовіцкий, Л.І. Денвер, Д.С. Гілахов,М.Б. Туліков і ін. були не тільки майстерними майстрами фотографії, але і булиталановитими винахідниками оригінальних технічних прийомів у фотографії.
В результаті творчої роботи винахідників іучених в різних країнах світу фотографія на початок 70-х років ХТХ ст. міцноувійшла до життя, стала невід'ємною приналежністю науки, мистецтва,промисловості.
РОЗДІЛ 3. Розвиток техніки і побудовамашин в XIX-на початку XX ст. 3.1. Металодобуваючи і гірничі машини
Технічною переозброєння металургії завершилосявинайденому прокатного стану, призводить в дію паровою машиною, а такожстворенням парового молота.
Тому у міру розвитку техніки виникланеобхідність в додатковій операції плющенню. Впровадження прокатних станів вметалургію почалося із початку XIX ст. ст. При пудлінгуванні для обжигу шлаку іущільнення металу (криці) широко застосовувалися обтиск і кувальні молоти. Напочатку XIX ст. для цієї мети використовувалися недосконалі, так звані ричажні,мелені. Відомий англійський механік Несміт в 1839 р. сконструював новий молот. Цеу багато разів збільшило його потужність. Паровий молот був широко використанийв металургійній промисловості.
До 60-м рокам XIX ст. технічний переворот вметалургії був завершений. Технічний прогрес сприяв різкому збільшеннювиробництва металу. Якщо за два сторіччя — з 1500 до 1700 г. — світова виплавкачавуну виросла приблизно з 60 тис. т до 104 тис. т, тобто в 1,7 разу, а за весьXVIII в. — з 104 тис. т до 278 тис. т (1790 р), тобто в 2,67 разу, то за 80подальших років — з 1790 по 1870г. — виплавка чавуну досягла 12 млн. т, що в 43рази більше, ніж в 1790 р.
Зростання машинобудування, парової енергетики,металургії, будівництво залізниць, розширення капіталістичної торгівлі іпов'язаного з нею грошового звернення колосально збільшили попит на найрізноманітнішіпродукти гірничої справи.
Металургія л зв'язку з перекладом доменногопроцесу на мінеральне паливо вимагала величезних кількостей залізняку ікам'яного вугілля. Величезний вплив на гірничу справу зробила парова машина. Появаі застосування її привело до крупних зсувів до всіх ланках сурм техніки, розпочинативід розвідки корисних копалини і кінчаючи їх збагаченням. Її вплив позначався наконструкції багатьох машин, які були створені в цей період в гірничій промисловості(вентилятори, компресори, перфоратори). У всіх цих машинах панує принципповоротної поступальної ходи, тобто принцип, якнайповніше використовуваний впоршневій паровій машині.
Зростання парової енергетики, подібно дометалургії, створюючи великий
попит на кам'яне вугілля, стимулював розвитокоднієї з самих основних галузей гірничої справи — кам'яновугільноїпромисловості з таблиці видно, що характерною особливістюцього періоду було безперервне зростання видобутку викопного вугілля. Кам'яновугільнапромисловість була найрозвиненішою галуззю гірської справи. Домінуюче значеннякам'яновугільної промисловості в перший період машинного капіталізму булодалеко не випадковим, Ст.11. Ленін указував, що розвиток промисловості, що даєпаливо, — необхідне і надзвичайно характерна умова зростання великої машинної індустрії.
Розвиток гірничої промисловості базувався наїї технічному переозброєнні.
Будівництво великої кількості копалень і шахтзажадало зміни методів проходки гірничих вироблень як вертикальних (шахтних стволів),так і горизонтальних (штреків, тунелів, штолень і ін) —
У 1839 р. у Франції інженер Тріже впершезапропонував кесонний метод проходки шахтних стовбурів, який в 1841 р. бувзастосований при проходці стовбура вугільної шахти у водонасичених грунтах уФранції.
З кінця 40-х років метод проходки шахтнихстовбурів, запропонований Киндом, почав застосовуватися для розвідувальногобуріння. Метод Кинда був вдосконалений в 1850 р. бельгійським інженеромШадроном, що застосував спеціальні пристрої, що дозволили майже повністю зупинятиприплив води в шахту.
Горизонтальні вироблення минали за допомогоюбуропідривних робіт, які в своєму розвитку зазнали великі зміни. Був винайденийновий вигляд вибухових речовин, вдосконалені способи підривання, упровадженіефективні засоби буріння шпурів. Розвиток військової техніки привів до винаходумогутніх вибухових речовин: піроксиліну і нітрогліцерину. Піроксилін буввідкритий X. Шенбейном в 1846 р., а нітрогліцерин — А. Собреро в 1847 р. Практичнонітрогліцерин почав застосовуватися після того, як росіяни учені Н.Н. Зісіп и В.Ф.Петрушевський провели починаючи з 1854 р. ряд дослідів по його використанню. У1867 р. А. Нобелем був винайдений динаміт. З 70-х років XIX ст. почалозастосовуватися піроксилін.
Оскільки застосування відкритого вогню длязаймання порохових зарядів приводило до частих катастроф в копальнях і шахтах,в 1830 р. був запропонований вогнепровідний, або бікфордів, шнур, що дозволивзначно понизити небезпеку вибухових робіт. Проте тільки винахід і впровадженняв кінці XIX ст. електричного підривання в гірській справі дозволив забезпечитибезпеку вибухових работ1.
Відомо, що на швидкість ведення робіт великийвплив робить спосіб буріння шнурок. Тривалий час буріння шпурів здійснювалосявручну. Перші спроби створення ударних перфораторів (бурильних молотків) відносятьсяна початок XIX ст. Спочатку був створений ударний перфоратор (перфораторІордана). У першій половині XIX ст. було створено: перфоратори, що приводятьсяв дію парою і водою. У 1849 р. вперше такий перфоратор сконструював американецьКоуч, використавши при цьому елементи поршневої машини. Перший пневматичнийперфоратор був створений в 1857 р. французьким інженером Соммелье. Це бувперфоратор ударного типу. Хоча перші перфоратори для буріння і були винайденіна початку ХIX ст., проте в гірничійсправі вони довго не отримували розповсюдження.Механізоване буріння шпурів обходилося в два рази дорожче.
1. Вперше досліди по застосуванню електричногопідривання мін провів в 1812 р. П.Л. Шиллінг. Але в гірничій справі цей спосібпідривання набув поширення. значно пізніше — в кінці XIX — початку XX ст.
Основний процес видобутку вугілля — йоговиїмка — в першій половині XIX ст. проводився уручну — кайлом і обушком, інодівикористовувалися буропідривні роботи. В цей час робилися тільки перші спробимеханізувати цю найбільш трудомістку операцію
Врубова машина була заснована на принципі діїударного перфоратора. Врубова машина ударного типу конструкції інженера Шраммабула змонтована на візку, який під час роботи закріплювався перед забоєм. Цейперфоратор міг переміщатися уздовж забою і подаватися вперед. Пізніше булазроблена спроба використовувати для врубу принцип свердлення свердлувальнабурова машина Нейбурга).
Найбільш ефективними виявилися врубові машини,в яких використовувався принцип дискової пили. Дискова врубова машина булазапропонована англійським інженером Уорінгом. Різання вугілля здійснювали задопомогою зубків, насаджених на диск. Цю машину применяли для виробництвагоризонтальних врубів. Практично дискова врубова машина була освоєна в Англії в1802 р. Кращою врубовою машиною в 70-х роках XIX ст. була пневматична машинаВінстлея.
Попит на чавун вимагав вдосконалення і розвиткудоменного виробництва. На початку XIX ст. домни зазвичай будувалися з товстим зовнішнімкам'яним кожухом, оскільки вважалося, що тонкостінні домни втрачають багатотепла. Печі з товстим зовнішнім кожухом володіли громіздкою ваговитою конструкцією.Будівництво їх було дуже складним і дорогим. З середини XIX ст. погляди напричини втрат тепла і доменних печах міняються. Вже в 41-х роках XIX ст. вШотландії з'являються лікуй з більш тонким кам'яним, а потім і металевимкожухом. Шотландські печі були міцніші і довші за старі громіздкі печі, втрати теплав них були менші, ніж в печах старої конструкції, а витрати палива зменшилися.
Удосконалюються апарати засипки шихти в домну.У 1850 р. англійський металург Паррі винайшов пристрій длязавантаження доменної ночі у вигляді конуса або воронку із затвором. КонусПаррі рівномірно засипав сировину і добре уловлював гази і тому подібне Видозміненаконструкція цього апарату застосовується аж до наших днів.
В результаті удосконалення всього комплексудоменного виробництва з другої половини XIX ст. різко підвищилася йогопродуктивність. Добова продукція домни до кінця сторіччя збільшилася до 600т-. у12 разів. Світова виплавка чавуну, що склала в 1800 р. близько 0,5 млн. т,досягла в 1850 р. приблизно 4,5 млн. т, а в 1900 г. — 40,7 млн. т.
Принцип регенерації тепла і опалювання печігазом використаний і своїй роботі французький металург Пьер Мартен (1824-1915).У 1.8(54 р. у Франції була вперше пущена в експлуатацію побудована Мартеномрегенеративна полум'яна пекти. Суть мартенівського процесу полягає в тому, щосталь проводиться на череню регенеративних пламенних, що співається шляхомпереробки в них чавуну і сталевої ломи (скрапу). У мартенівській печівідбувається не просто плавка завантажених матеріалів: до самого кінця процесуйде в печі хімічна взаємодія між металом, шлаком і газом.
У цей період своє подальший розвиток отримуєпрокат чорних металів, особливо прокат рейок, а також прокат різних профілівметалу для різноманітних потреб будівництва. Прокат металу здійснювався задопомогою особливих верстатів — прокатних станів.
У 30-40-х роках ХТХ ст. в зв'язку "масовим залізничним будівництвом в Европе вперше починається прокат залізничнихрейок. у 1854 р. на заводах Круппа. Потім в Германії, в Сааре, в 1856-1857 рр. буввстановлений прокатний стан для плющення крупних балок. У 1857 р. в США буввперше сконструйований могутній тривалковий прокатний стан спеціально дляплющення рейок.
3.2. Машини на електричній енергії
Окрім широкого використання електрики втехніці зв'язку в цей період робляться спроби застосувати електрику для цілей освітлення,створити електричні генератори і електричні двигуни. Придатність електрики дляосвітлення була доведена ще в 1802 р. російським вченим Петровим. Тільки у 40-хроках XIX ст. з'явилися багаточисельні конструкції електричних ламп з| тіламирозжарювання з платини, іридію, вугілля, графіту і тому подібне
У цей період ведуться роботи і по використаннюдля освітлення електричної дуги. Трудність вирішення цієї проблеми полягала внеобхідності регулювання відстані між кінцями електродів, що горіли. У 1840 р. французЛршо створив дугову лампу з автоматичним регулятором. У Росії над цієюпроблемою працював винахідник А.І. Шпаковський, дугова лампа якого в кінці XIXст. якийсь час з успіхом використовувалася для освітлення п Москві. Першіспроби застосування електроенергії для освітлення належать ще до початку XIX ст.Петров, що спостерігав в 1802 р. явище електричної дуги, вперше вказав на можливістьїї широкого використання для освітлення. Створення джерела світла, що діє запринципом розжарювання провідника струмом, тобто лампи розжарювання, з'явилосяпершим кроком по шляху практичного застосування електрики для потреб освітлення.Найраніша за часом лампа розжарювання була створена французьким ученим Деларю в1820 р. Вона була циліндровою трубкою з двома кінцевими затисками дляпідведення струму, в ній розжарювалася платинова спіраль.
Видатний американський технік-винахідник Т. Едісон(1847-| 1931), ознайомившись з пристроєм ламп Лодигина, також зайнявся їхвдосконаленням. Після декількох років напруженої роботи в 1879 р. Едісонувдалося отримати достатньо добру конструкцію лампи розжарювання вакуумного типуз вугільною питтю. Для свого часу лампа Едісона була достатньо економічнимелектричним джерелом світла, дія якого могла тривати безперервно протягомдекількох сотів годинника.
Електростатичний генератор був винайдений Л. Оттофон Геріке ещо в 1650 р. Цей генератор складався з кулі, що оберталася,зробленої з сірки. При терті тара рукою збуджувалися електричні заряди. ГенераторГеріке давав струм украй слабкої сили, хоча на нім і можна було отримати зарядвисокої напруги. Велике значення для удосконалення генераторів мали гальванічніелементи, винайдені в 1800 р. італійським ученим Вольта. Гальванічні елементиз'явилися новим джерелом електричного струму. Користуючись ними, ряд учених(російське Ст. Ст. Петров, англієць Р. Деві) зробили важливі відкриття вобласті електротехніки. Впродовж тривалого часу електрохімічний генератор граввирішальну роль в якість джерела струму в техніці електричного зв'язку.
Вирішальне значення для створенняелектромагнітного генератора мало відкриття англійським вченим Фарадеєм в 1831р.
З кінця 30-х років XIX ст. у всіх країнахЕвропи, а також в США почалися роботи по конструюванню електромагнітнихгенераторів електричного струму. Зусилля винахідників були спрямовані головнимчином на удосконалення індуктора, що створює магнітне поле, і якоря, який,переміщаючись в магнітному полі, сприяв виникненню електричного струму.
Вирішальним в створенні генераторів великоїпотужності був винахід машини з самозбудженням, в якій живлення здійснювалосяза рахунок струмів, що утворюються в самій машині. Перші генератори з самозбудженнямбули створені данським винахідником Хиортом (1854 р), англійськимивинахідниками Барлєєм (1860 р) і Уїтстоном (1866 р), а також німецькимінженером Сименсом (1876 р).
Паралельно із створенням генератора йшларобота над удосконаленням конструкції електродвигуна. Оригінальну конструкціюелектродвигуна створив Б.С. Якобі в 1834 р. (мал.89). Важливим етапом увдосконаленні електродвигуна був винахід в 1860 р. італійським ученим Починотідвигуна з кільцевим якорем, що обертався. Таким чином, в період з кінця XVIII ст.д.о70-х років XIX ст. були зроблені найважливіші винаходи і відкриття, які, неотримавши широкого практичного застосування у момент своєї появи, сталиосновою, на якій грунтувався технічний прогрес подальшої епохи.
Винахід електричної зварки металів
Розвиток електротехніки викликав до життяновий спосіб обробки металів — електричну зварку, вперше застосовану в 1867 р. американськимелектротехніком Томсоном.
Томсоп пропускав електричний струм великоїсили, але незначного напруження, через два шматки металу, призначеного длязварки і розташованого так, щоб вони стикалися в місці зварки. Опір проходженнюструму в місці стику шматків металу викликало виділення тепла, достатнього длязварки металевих частин. Проте цей спосіб зварки металів, названий пізнішеконтактним, не набув в цей час широкого поширення.
Російські винахідники електричної зварки Н.Н. Бепардос(1842-| 1905) і Н.Г. Славянов (1854-1897) пішли по| іншому шляху.
Для електрозварювання вони застосувалиелектричну дугу, тобто використали явище, при якому між тими, що зближуютьвугільним і металевим електродами виникає яскраве полум'я величезноїтемператури, яке і розплавляє метал.
Найчудовішим винаходом Н.Н. Бенардоса бувспосіб електрозварювання, запропонований їм в 1882 р. і названий «електрогефест».Бенардос з'єднав один полюс сильної електричної батареї з вугільним електродом,а інший — із зварюваним металом. Як тільки він підносив електрод до металу,спалахувала яскрава дуга, що розплавляла краї зварюваних швів. У місці з'єднанняутворювався шов, що являє собою смужку сплавленого металу.
Характерної особливістю техніки даного періодубуло підвищення ролі електрики. У енергетиці були зроблені найбільші винаходи,що забезпечили колосальний технічний прогрес XX в Новий вигляд енергії і новий типуніверсального теплового двигуна — парова турбіна — ось|от| найголовнішідосягнення енергетики, що вплинуло, революціонізувало, на всю техніку цієїепохи.
Винахід раціонального генератора допомігвирішити проблему електричного освітлення (лампи Лодигина, Яблочкова, Едісона,Кржіжіка і ін).
(В ході робіт над удосконаленням електричногоосвітлення було зроблено багато важливих відкриттів і винаходи. Була розробленасхема дроблення «електричного світла», винайдений трансформатор, буввперше застосований змінний струм і так далі Ці нововведення сприялипрактичному дозволу питання про централізоване виробництво електроенергії іпередачі її до віддалених місць.|
Проблема передачі електроенергії на далеківідстані розроблялась в основному в 80-х роках XIX ст. |ст|
В кінці XIX ст. проблема передачіелектроенергії на великі відстані була в основному вирішена. Технічним засобом,що дозволив, її, з'явилося застосування змінного струму, спочатку однофазного,потім двофазного і, нарешті, трифазного, передача якого виявилася найбільшвигідною і зручною. Система трифазного струму була запропонована російськимінженером М.О. Доліво-Добровольським.
У 90-х роках XIX ст. розвернулося широкебудівництво електростанцій і ліній дальніх електропередач. Розвитокелектростанцій зажадав створення могутнішого і раціональнішого теплового двигуна,здібного їх обслуговувати. Парова машина була непридатна для цих цілей. І презультаті досліджень теплотехнік в країнах Європи і США з'явився якісно новийтип теплового двигуна — парова турбіна.
З 70-х років XIX п. вельми швидко розвиваєтьсятехніка електричного освітлення. Після винаходу електромагнітного телеграфустворення електричного освітлення було другим кроком по шляху практичногозастосування електрики.
Розвиток генераторів і електродвигунів
Одночасно з електричним освітленням булавирішена проблема застосування електроенергії в силовому апараті промисловості.У 1809 р.3. Грам (1826-1901), бельгієць за походженням, що працював у Франції,отримав патент па генератор нового типу, в якому винахідник успішно застосувавпринцип самозбудження разом з вельми вдалим конструктивним рішенням кільцевогоякоря.
Генератор Грама в принципі був машиною постійногоструму сучасного типу.
Потім були подальші конструктивні поліпшенняелектромагнітного генератора Едісоном (1880 р), Максимом (1890 р) і ін. Ізстворенням електромагнітного генератора була вирішена проблема генерування, абовиробництва електричної енергії. Це було найбільшим досягненням електротехніки.
З 70-х років починається новий етап в розвиткуелектродвигунів. До цього часу було добре вивчено і почала практичновикористовуватися властивість оборотності електричних машин. Було встановлено,що усяка динамо-машина може працювати в якості генератора і двигуна, можеперетворювати механічну енергію на електричну і навпаки — перетворюватиелектричну енергію в механічну. Оборотність електричної машини першим довівфранцузький електротехнік Фонтень в 1875 р.
Протягом 70-80-х років електрична машинапостійного струму набула усіх основних рис сучасної машини.
Дозвіл проблеми передачі електроенергії навідстань
Електричні генератори виробляють електрику нетільки для перетворення його на світлову або теплову енергію, але головнимчином для перетворення його на енергію механічну.
Застосування електродвигунів дозволялоконцентрувати виробництво електричної енергії па крупних електростанціях, щовело
до значного здешевлення електроенергії В епохуконцентрації промислового виробництва ця можливість електричної енергії буладуже швидко використана. що електрична промисловість — найтиповіша для новітніхуспіхів техніки, для капіталізму кінця XIX і почала XX века«1.
З кінця 80-х років починають створюватисяперші розподіл електростанції. Т.е. технічні споруди, призначені длявиробництва електричної енергії. Електричні станції з'єднуються зобслуговуваними ними споживачами системою проводів, по яких відбувається р іпередача електричній енергії. Перша електростанція була створена в США Едісоном.Щоб забезпечити масове використання електричного освітлення, Едісон реалізувавв 1882 р. думку про створення централізованої електричної станції, висловленуще в 1879 р. Яблочковим.
Спроби здійснити передачу електричній енергіїмали місце в Европі вже на початку 70-х років XIX ст. У 1873 р. французькийелектротехнік І. Фонтень на Міжнародній виставці у Віно демонстрував передачуелектроенергії па відстань 1 км. До кінця 70-х років дослідні установки попередачі електроенергії на відстань були створені також в Англії і в Америці.
Перша електропередача, розрахована нанормальну експлуатацію, була здійснена для електричного освітлення в 1876 р.11.Н — Яблочковим. Проте подальший розвиток передачі електричній енергії на великівідстані затримувався зважаючи на відсутність теоретичного аналізу явищ, що відбуваютьсяпри цьому.
Впровадження передачі електроенергії навідстань довгий час гальмувалося самою природою постійного струму. Найважливішиметапом розвитку техніки передачі електроенергії був перехід від постійногоструму до перемінному. Проте відомі п той час електродвигуни перемінного струмувідрізнялися істотними недоліками, які часто робили їх непридатними дляексплуатації Перед винахідниками встало завдання знайти можливість використовуватизмінний струм і трансформатори перемінного струму для передачі електроенергіїна дальні відстані і живлення електродвигунів.
Надалі цю ідею розробив і упровадив в практикувідомий сербський учений, електротехнік Н. Тесла (1856-1943), який створиврізні конструкції багатофазних, головним чином двофазних, електродвигунів.
Вирішення проблеми передачі електроенергії навідстань, створення працездатних електричних двигунів, успіхи машинобудівноїпромисловості дозволили в кінці XIX ст. приступити до переведення міськоготранспорту на електротягу. У 1879 р. фірма-виготовлювач „Сименс і Гальське“на промисловій виставці в Берліні (мал.127) побудувала першу досвідчену електричнузалізницю. Електроенергія для двигуна подавалась по третій рейці, а відводиласяпо їздовій рейці. Проте цей трамвай не був придатний в міських умовах.
Подальший розвиток міського господарства всебільше і більше вимагав корінних змін в способах пересування в крупних містах. Врезультаті сталі поступово будуватися трамвайні лінії. У 1881 р. поблизуБерліна була пул^сла перша трамвайна лінія протяжністю близько 2,5 км. Вже в1895 р. в найбільших містах Європи і США конки замінюються трамваєм. За 10 лотпротяжність залізничної електромережі досягла 2260 км., з яких 1138 км. доводилосяна Німеччину.
Одночасно співалося вивчення проблемиелектрифікації залізничного транспорту. Починаючи з 1901 р. електрикавикористовується на приміських залізничних лініях Парижа. З кінця XIX ст. проводятьсядосліди електрифікації гірських ліній в США, в Італії і б Швейцарії. 3.3. Військові технології
Технічний переворот в промисловому виробництвідуже скоро був використаний для посилення військової потужності.
У першій половині XIX ст. у військовій техніціу зв'язку із загальним розвитком машинного виробництва з'являється цілий рядтехнічних удосконалень, коронним чином тих, що змінили бойове оснащення, якармії, так і флоту найголовніших держав.
Найбільш важливі зміни відбулися вогнепальнійзброї і артилерійських системах. Вирішальним моментом і цьому з'явилося широкерозповсюдження рушниці — стрілецької зброї з гвинтовим нарізом в стовбурі. Наріздодавав обертальний рух кулі і забезпечував підвищення дальності і влучностістрілянини.
Паралельно з вдосконаленням рушниці йшлоудосконалення і артилерійських систем. Тут також вирішальне значення зігравперехід до нарізних знарядь. Технічні труднощі створення нарізних знарядь булиуспішно подолані лише в середині XIX ст. в результаті роботи італійськогомайстра Каваллі і шведського ученого Варендорфа. Спочатку гармати з нарізнимистовбурами застосовувалися лише для оборони фортець, потім вони з'являються і впольовій артилерії. Вперше нарізні знаряддя з'явилися у французькій армії. Вонибули з успіхом використані під час франко-італійської війни в 1859 р. У цьому жроці нарізні гармати були прийняті на озброєння в Англії, в 1860 г. — в Росії,в 1861 г. — в Пруссії.
Крупним нововведенням в області артилерії буввинахід шрапнелі, названої так по імені англійського офіцера Шрапнеля. Шрапнельв 1803 р. висунув ідею створення розривної гранати, зарядженої нулями ізабезпеченою дистанційною трубкою. Шрапнеллю є артилерійський снаряд картечноїдії для ураження відкритих цілей.
У цей період на основі розвитку хімічноїпромисловості удосконалюються і бойові вибухові речовини. В результаті винаходупіроксиліну (Шенбейн, 1846 р) і нітрогліцерину (Собреро, 1847 р). а також робітН.І. Уїніна, Ст.Ф. Петрушевського, Л. Нобеля і інших в артилерії почализастосовуватися нові вибухові речовини, що підсилюють її бойову потужність.
З розвитком артилерії глибокі технічні змінивідбуваються і у військово-морському флоті. Ще в початку XIX ст. військовіфлоти всіх країн були сукупністю великих дерев'яних вітрильних судів, озброєних70-130 гарматами, які розташовувалися в 2-3 яруси уподовж по обох бортах.
Переворот в артилерії, що відбувся з винаходомнарізного орудія, відбився і на техніці озброєння морських судів. Нарізнігармати відразу ж почали з великим ефектом застосовуватися у військово-морськійсправі.
Близько 1820 р. француз Пексан винайшоввибухаючу бомбу-гранату, що отримала швидке вельми велике розповсюдження увійськово-морському флоті. Для захисту від далекобійної і могутньої нарізноїартилерії була винайдена броня, дерев'яні кораблі почали обшивати залізнимилистами Ідея бронювання кораблів не раз висловлювалася суднобудівниками врізних країнах ще в 20-х роках XIX ст. Кримська війна, в ході якої російськаартилерія завдавала нищівних ударів по дерев'яних кораблях англо-французькихсоюзників, а також знищення російськими кораблями турецького флоту в Сиіопепоказали необхідність переходу до броньованих кораблів. Війна на морі в 1914-1918рр. велася з такою ж інтенсивністю, як і на суші. Перед світовою війною основнимитипами військових кораблів були найбільші морські кораблі, спочатку броненосці,потім дредноути. Броненосці були основним класом військових кораблів кінця XIXст. У 1906-1908 гг. вони були замінені ще могутнішим, військовим кораблем типудредноут. Перший дредноут був побудований в Англії в 1906 р. Дредноутвідрізнявся від броненосця головним чином потужністю озброєння і броні.
Військові кораблі перетворилися на ціліінженерні споруди: на них встановлювалися рухові механізми, крупніелектроустановки, могутнє озброєння, радіостанції, складні прилади управліннякораблем і бойовими засобами. Будівництво, управління і експлуатація військовихкораблів вимагали точних наукових знань.
Під час війни був застосований абсолютно новийвигляд морської зброї — підводні човни. Підводні човни були одним знайголовніших досягнень військово-морської техніки почала XX ст. Підводнийчовен — бойовий військовий корабель, призначений для завдання прихованихторпедних ударів по кораблях і транспорті супротивника, а також для веденнярозвідки і розстановки мін.
Човни, що застосовувалися під час першоїсвітової війни, були ще вельми недосконалі. Одним з найголовніших їх недоліківбула незначна швидкість і зануреному стані. Наздогнати швидкохідний корабельчовен не мав можливості, вона могла тільки підкрадатися до судів, вартих паякорі або що поволі крейсує.
У створенні підводного флоту брали участьучені і інженери різних країн. Підводний човен — в повному розумінні словаінтернаціональний винахід. У Росії ідея підводного судна була висунутаросійським винахідником самоучкою Юхимом Никоновим, який в 1725 р. побудувавпершу.
1. „Дредноут“ (англ. — безстрашний)- назва першого корабля такого класу.
У 1850 р. інженер Бауер, що працював в Росії,побудував підводний човен „Морський біс“. З травня по жовтень 1856 р.цей човен з екіпажем 11 чоловік зробила 134 підводних плавання на близькувідстань. У 1861 р. французький інженер О. Ріц створив два підводні човни. УГерманії, і Італії і Японії підводні експериментальні човни почали будувати в90-х роках ХТХ ст. На початок XX л. всі найголовніші країни мали на озброєнніпідводні човни.
Артилерія вже в кінці XIX ст. складала один знаймогутніших родів військ. Вона утілювала вогняну потужність армій. Її вогоньз другої половини XIX ст. став основним засобом в бою.
Особливо інтенсивне кількісне і якісневдосконалення артилерії йшло під час першої світової війни 1914-1918гг. По часвійни почалося масове виробництво знарядь найрізноманітніших систем,боєприпасів, приладів управління вогнем. З'явилося, безліч зразків легкихпольових гармат і гаубиць, важких польових знарядь. На початку війни почалишироко застосовуватися абсолютно нові типи зброї: з'явилися станкові, а потім іручні кулемети,, міномети, траншейні знаряддя. До кінця війни армії малиспеціалізовані артилерійські частини, протитанкову зенітну артилерію, артилеріюсупроводу піхоти і так далі Військова історія ще не знала такої різноманітностіартилерійських знарядь, які були використані в роки першої світової війни
Частина батарей важкої артилерії, а такожзенітні батареї були забезпечені тракторами. Парові трактори використовувалисядля буксирування важких облогових знарядді. Гусеничний трактор був застосованийу Війну 191-1-1918 рр. вперше і застосований для потреб артилерії. Тракторизабезпечили перевезення важкого гарматного парку незалежно від стану дорогий. Перекладартилерії, особливо важких систем, на механічну тягу мали її тактичнурухливість і дозволив швидко здійснювати перекидання артилерійських частин назначних відстані. рушниці як зброї одиночного бійця, незважаючи те, що саматактика за час війни зазнала великі зміни
до кінця війни явно зменшилося, в той же часнадзвичайний підвищилася роль нової піхотної зброї — кулеметів.
Якщо порівняти вогняну потужність піхотнихчастин в різні військові періоди XIX і на початку XX ст., то отримаємо наступнукартину. піхотний батальйон на початку XIX ст. робив всього 2 тис. пострілів вхвилину, батальйон за часів франко-пруської воїни (1870-1871 рр.) проводив вже7 тис. пострілів, а батальйон напередодні першої світової війни — 15 тис. пострілів.Під час війни бойова потужність піхотної зброї продовжувала рости. І до кінцявійськовий піхотний батальйон робив до 22 тис. пострілів в хвилину.
У тісному зв'язку з розвитком артилеріїзнаходиться винахід нових вибухових речовин. Прагнення до подальшого підвищеннябаллістичних якостей артилерії і ручної вогнепальної зброї поставило передвійськовою наукою і технікою завдання винаходу могутніших вибухових речовин,ніж димний порох.
У 70-х роках XIX ст. була винайденаскорострільна магазинна рушниця. Але її вигідні бойові якості втрачалися із-зазастосування димного пороху: при частій стрілянині з магазинної рушниці дим невстигав розсіватися, тому стрілкам були погано видні цілі. Таким чином,практика військової справи поставила завдання відкриття малодимного абобездимного пороху. Незалежно від французів Д.І. Менделєєв в Росії відкривсекрет бездимного пороху. У 1891 р. було почато заводське виготовленнябездимного пороху по методу Менделєєва. У інших країнах — в Англії, США,Німеччині — на початок XX ст. також зуміли налагодити виробництво бездимногопороху. З його винаходом була дозволена проблема скорострільності з магазиннихрушниць.
У 1854 р. російський хімік Н.Н. Зінін впершезапропонував застосувати нітрогліцерин як вибухову речовину. У 1863 р. артилерійськийофіцер В.Ф. Петрушевський розробив спосіб приготування значних кількостейнітрогліцерину і спосіб його підривання. Робота над винаходом нової вибуховоїречовини до Швеції, де — цією справою зайнявся інженер Л. Нобель (1833-1896),який був добре знайомий з відкриттями Зініна Продовжуючи роботи росіян учених,Нобель в 1805 р. винайшов капсуль-детонатор, при застосуванні якого виходивнайбільш могутній вибух нітрогліцерину. У 1888 р. він запропонував нітрогліцериновийпорох — балліат. Його фабрики в Швеції, Франції, Німеччині і в інших країнах повиробництву нової вибухової речовини принесли Нобелю величезний стан. У війні1914-1918 рр. було випробувано ще одне хімічне нововведенні — бойові отруйливіречовини. Газова боротьба — один з нового вигляду війни, породженого XX століттям.Першими застосували гази німці в 1915 р. До кінця війни в Германії близько 1/4всіх бойових запасів для артилерії складали хімічні снаряди. Першимиотруйливими речовинами були хлор, хлорпікрин, фосген, Іприт і деякі інші. Шкода,заподіяна газами, була величезна. По загальному газова воїна була однією зсамих варварських форм війни. Вона була категорично заборонена міжнароднимправом.
Напередодні воїни 1914 р., а також під часвійськових дій з'явилисьпринципово нові бойові машини, зобов'язані своїм походженням двигунувнутрішнього згорання.
На початок війни 1914 р. авіація грала рольдопоміжного розвідувального засобу, головним чином засоби глибокої розвідки. Бсевоюючі країни, разом узяті, мали напередодні війни близько 600 літаків до ладуі приблизно 1 тис. літаків в запасі. Під час війни з'явилися і абсолютно новібойові машини — танки. Танк є повністю броньованою машиною з могутнімозброєнням, встановленим в башті, що обертається. Вогняна потужність танказабезпечується потужністю його озброєння. Він здатний пересуватися не тільки подорогах, але і при повному бездоріжжі, а також долати природні і штучніперешкоди.
Ідея створення „сухопутного крейсера“висувалася ще в середині XIX ст. інженерами і технікою багатьох країн. Протедовгий час вона, вважалася за утопічну. Створення танка стало можливим лишетоді, коли накопичений достатній досвід застосування двигунів внутрішнього згоранняі гусеничного ходу.
І лише в Англії ідея „сухопутногокрейсера“ зустріла у військових колах підтримку. У жовтні 1914 р. ванглійське військове міністерство був представлений розроблений англійськимиінженерами Тріттоном Вільсоном проект гусеничної броньованої машини. Першийанглійський танк був фактично броньованим американським гусеничним тракторомтипу „Холт“. У 1915 р. в Вперше танки були застосовані під час першоїсвітової війни вбитві на р. Сомме 15 вересня 1916 р., із 32 машин, двинутих ватаку, безпосередньо в бою брали участь лише 18.
Найкрупнішою танковою битвою під час першоїсвітової війни була битва при Амьене 8 серпня 1918 р. У нім брали участь 580англійських і 90 французьких танків. У цьому бою танки вирішили|рішали| успіхбою. Німецькі війська зазнали поразки. Німецький генерал Людендорф назвав цейдень „чорним днем німецької армії“.
Підводячи підсумки досягненням військовоїтехніки, можна сказати, що військова техніка періоду імперіалізму якісновідрізняється від військової техніки попереднього періоду. Вона носить па собівсі риси машинного капіталізму. У складі армій з'являються і небачених до тогочасу кількостях артилерійські знаряддя, нові засоби зв'язку, телефони ітелеграфы, автомобілі. Нарешті, з'явилися абсолютно нові типи бойових засобів: авіація,танки, підводні човни. На полі бою, таким чином, почали діяти машини. Якщопершу світову війну ще не можна назвати в повному розумінні слова війною машині моторів, то все ж таки вона близько наближається до пий. Застосування машин вцей період стало найголовнішою умовою ведення війни.
До початку першою світовою воїни світовакапіталістична промисловість забезпечувала як армію, так і військово-морськийфлот самим різноманітний озброєному. Турбінні дредноути, крейсера і міноносці,підводні човни, далекобійна артилерія величезних калібрів, скорострільнепіхотне озброєння і т.д. — ось чим характеризується військова техніка того часу.Перша світова війна привела до подальшого зростання виробництва озброєнь. Булирозроблені принципово нові вибухові речовини, новий вигляд озброєнь. Вирославійськова авіація, з'явилися танки, були застосовані бойові отруйні засоби ітак далі.
Список літератури
1. Аптекарь М. Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. Историяинженерной деятельности. – К.: Аристей, 2003. – 568с.
2. Артоболевский И.И. Очерки истории механики России. – М.: Наука,1978. – 383 с.
3. Боголюбов А.Н. Творения рук человеческих: Естественнаяистория машин. – М.: Знание, 1998. — 176 с.
4. Гудожник Г.С. Научно-технический прогресс: Сущность. Осовныетенденции. – М.: Наука, 1970. — 270 с.
5. Зворышкин А.А., Осьмова Н.И., Чернышев В.И., Шухардин С.В.История техники. – М.: Издательство социально-экономической литературы. — 1962.-772с.
6. Из истории отечественной техники: Исследования иматериалы. Под. ред. Данилевского В.В. – Ленинград.: Ленинградскоегазетно-журнальное и книжное издательство, 1950. – 248с.
7. Кириллин В.А. Страницы истории науки и техники. – М.: Прогресс,1986. – 560 с.
8. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Машиностроение,1986. – 382 с.
9. Мащенко И. Столетие радиосвязи: 12 дек. 2001г. – 100 летсо дня первой передачи радиосигнала через Атлантиду // Зеркало недели. – 2001 — №49 – 21 с.
10. Мелещенко Ю.С. Техника изакономерности ее развития. – М.:1988
11. Неврод В.З. З історії науки. // Наука і суспільство 1998- № 11-12 – с.23-28
12. Поликарпов В.С. История науки и течники Учебн. пособ. –Ростов-н/Д.: Феникс, — 1998. — 352с.
13. Прокопович А.Е. Технический прогресс в станкостроении. –М.: Машиностроение, 1987. – 196 с.
14. Самарин В.В. Техника и общество: Cоциально-философскиепроблемы развития техники. – М.: Мысль, 1998. — 140с.
15. Советская историческая энциклопедия в 14 т., том 12 /Под. ред. Жукова Е.М. – М.: Cоветская энциклопедия, 1966. – 1000 с.
16. Стельмах С.П. Інтеграційні процеси в європейськійісторичній науці наприкінці XIX – на початку XX ст. // Український історичнийжурнал. – 2005 № 5 – с.18-28.
17. Степин В.С., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки итехники. – М.: Наука, 1995.
18. Энгельмамейер П.К. Технический итог XIX века. – М.: Наука,1976. -468с.
19. Lerner R. E., Meacham S., Burns E. Western Civilszation.– N. Y., 1998. – 642 p.