Досягнення в техніці у XIX-на початку XX ст.
Міністерство освіти і науки України
Східноукраїнський національний університет імені Володимира 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-на початку 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 або скорочень
1. НТП науково-технічний прогрес
2. НТР науково-технічна революція
ВСТУП
Актуальність теми. В час розвитку технологій і масової комп’ютеризації історія розвитку техніки є дуже актуальною. Особливо техніка XIX та XX сторіччя. Саме в ті часи було винайдено всі ті винаходи і відкриття якими ми користуємося. Якщо простежити цей шлях можна зрозуміти що треба робити надалі для досягнення Україною технічного рівня Європи.
Мета і завдання дослідження. Мною поставлена мета
Об’єкт дослідження. Об’єктом мого дослідження є наукові теорії, принципи, закони, експерименти, прилади, конструкції, машини, систем зв’язку і сполучення.
Предмет дослідження. Наука та її втілення в конкретному технічному приладі чи процесі в даний проміжок часу.
Методи дослідження. Загальнонаукові: логічний, історичний індукції історико-системний. Спеціально-історичні історико-генетичний
Наукова новизна одержаних результатів.
Практичне значення одержаних результатів. Отримані мною результати можна використати для подальшого дослідження, написання кандидатської дисертації, статті чи книги. На основі нових одержаних результатів можливо підготувати доповідь на наукову конференцію.
Структура і обсяг роботи. Курсова (випускна) робота складається зі вступу, розділів, підрозділів, висновків, списку використаних джерел та літератури, додатків. Список використаних джерел та літератури складається з …. найменувань на …. сторінках. Робота має …. додатків на …. сторінках. Загальний обсяг становить – …. сторінки, з них основного тексту …. сторінок.
РОЗДІЛ 1. Джерела та історіографія. Джерельна база
У радянський час було видано чимало фундаментальні монографії й навчальні посібники, присвячених історії науки й техніки, наприклад: А.А. Зворикін, Н.И. Осьмова, В.И. Чернишов, С.В. Шухардин. “История техники”; В.С. Виргинский, В.Ф. Хотсенков. “Очерки истории науки и техники с давних 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 них методологічне основою служить формаційний, соціально-економічний підхід, однак у деяких з них простежується й доповнюючий його цивилізаційним, соціокультурний підхід, що дозволяє глибше й повніше розглянути феномени “наука” “техніка”.
У цей час загальноприйнятим стала взаємодоповнюваність цих підходів, причому більше уваги акцентується на соціокультурному. З тих пор не було, за рідкісним винятком, видано курсу лекцій по історії науки п техніки, настільки необхідного зараз. В 1996 році вийшло у видавництві Харківського державного політехнічного університету навчальний посібник Л.Н. Бесова "История науки и техники с древнейших времен до конца XX века", в основі якого лежить нова парадигма інженерного утворення - майбутній фахівець повинен бачити себе не просто творцем нових машин, пристроїв й технологій, але й адвокатом Природи, що вимагає захистити неї від непродуманої інноваційної діяльності.
Щодо періоду розвитку науки й техніки розглянутого мною написане не багато книг: Гудожник Г.С. “Научно-технический прогресс: Сущность. Основные тенденции”; Копилов И.П. “Электрические машины”; Прокопович А.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 Фрегера Г.Е. - викладачів СНУ ім. Даля “История инженерной деятельности”. У ній є присутнім новий підхід до питання генезису техніки. У курсі лекцій викладаються принципові, вузлові моменти історії науки й техніки на основі сполучення соціально-економічного й соціально-культурного підходів. У ньому використається все позитивне, накопичене у вітчизняні й закордонних історико-наукових і історико-технічних дослідженнях, у філософії й методології науки й техніки, а також результати авторських досліджень, викладених у ряді монографій "Людина як космопланетарний феномен", "Сучасна культура й генна інженерія", "Интегральная природа человека: естественно научный поход, гуманитарные аспекты", "Час і культура". "Феномен людини - учора і завтра", "Багатомірний мир сучасної людини". Автора прагнуть, по ходу викладу приводити різні точки зору на ті або інші проблеми історії науки й техніки, 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 виробництво знань, 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: "Це не експериментальні засоби, необхідні для вивчення явищ, прилади й установки, за допомогою яких ці явища фіксуються й відтворюються. Це - методи, за допомогою яких виділяються й пізнаються предмети дослідження. З'ясуємо зміст іншого основного поняття - поняття "техніка", що аж ніяк не є простим. Необхідно мати у виді та немаловажна обставина, що техніка в XX сторіччі перебуває у фокусі вивчення всіляких дисциплін як технічних, так природних і суспільних, як загальних, так і часток. У науковій літературі техніку відносять до сфери матеріальної культури: вона обстановка нашого домашнього й громадського життя, засобу спілкування, захисти й напади, всі знаряддя дії на всіляких поприщах. Так визначає техніку на рубежі XIX XX сторіччі вітчизняний дослідник П.К. Энгельмайер: "своїми пристосуваннями вона підсилила наш слух, зір, силу й спритність, вона скорочує відстань і час і взагалі збільшує продуктивність праці. Нарешті, полегшуючи задоволення потреб, вона тим самим сприяє народженню нових. . період у розвитку технічного знання генезис технічних наук охоплює проміжок часу, починаючи із другої половини XV в. до початку XIX в. Це гот етап в історії науки й виробництва, коли для рішення практичних завдань починають використати наукове знання. На стику виробництва й природознавства виникає наукове технічне знання, що покликане безпосередньо обслуговувати виробництво. Формуються принципи одержання й побудови наукового технічного знання, коло розв'язуваних ними завдань, методи. Одночасно триває становлення природознавства, що пов'язане з виробництвом опосередковано, через технічні павуки й техніку. Дякуючи цьому взаємозв'язку складаються всі ті особливості, які обумовили надалі особу класичної науки. Третій період "класичний" в історії природознавства й технічних наук - за часом охоплює XIX в. I триває аж до середини XX в. Технічні науки являють собою що сформувалася й розвинуту область наукових знань, що має свій предмет, засоби, методи й чітко обкреслену сферу дослідження (мова йде про технічні науки в цілому, деякі з них виникають і формуються й зараз). Саме в даний період зложилися досить стійкі форми взаємозв'язку природознавства й технічних наук.
Із закономірностей розвитку науки й техніки, а також з напрямків, що намітилися, науково-технічного прогресу треба, що зараз складається - посткласична наука, тобто йде становлення єдиної системи наукового знання, коли "природознавство включить у себе павуку про людину в такій же мері, у який наука про людину включить у себе природознавство: це буде одна наука" (К. Маркс). .
"Аналіз динаміки всіх цих структурних елементів техносфери показує, підкреслює А. Литвинцева, - що в цілому відбуваються істотні зміни місця й ролі техносфери в цілісній соціокультурної системі. Вона починає займати не тільки пріоритетне місце, чим, і породжений техногенний характер сучасної цивілізації, але й поневолює людини, підкоряючи його законам своє! "] еволюції". Дане положення загальноприйняте у світовій філософії науки й техніки. Нею використають у своїх купах великі мислителі й дослідники (Г. Маркузс, М. Сколнмовский, И. Лазенька й ін) при розгляді проблеми екзистенції людини.
У своїх "Міркуваннях натураліста" наш геніальний дослідник В.И. Вернадский писав про загальний характер наукового знання наступне: "Наука є створення життя. З навколишнього життя наукова думка бере приводить нею у формі наукової істини матеріал. Наука є прояв дії в людському суспільстві сукупної людської думки". Пізнати наукову істину, затверджував він далі, "не можна логікою, можна лише життям. Дія характерна риса наукової думки. Наукова думка, наукова творчість, наукове знання йдуть у гущавині життя, з якої вони нерозривно зв'язані, і самим існуванням своїм вони
Загальним характером володіють і технічні павуки як що історично сформувався область наукового знання й типу наукової діяльності. Більше того, технічні науки подібні до дволикого Януса вони найтіснішим образом пов'язані із природознавством і з інженерним досвідом. У свій час академік И.И. Артоболевский говорив, що "ланками, що пов'язують науку й інженерну практику, є ті галузі науки, які ми називаємо технічними 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 так важко часто буває встановити, де кінчається наука й починається інженерна практика". Тим більше підсилюємося й розширюється зв'язок технічних наук з інженерним 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 історичного розвитку техніки. Тільки в цьому випадку мова ідо вже не про фактори зміни популяції теорій або понять, а про еволюції інструкцій, проектів, практичних методів, прийомів виготовлення й т.д. Аналогічно розвитку науки нова ідея в техніку часто веде до появи зовсім нової технічної дисципліни. Техніка розвивається за рахунок відбору інновації із запасу можливих технічних варіантів.
В.С. Степин, В.Г. Горохів і М.А. Рожевий прийшли до висновку, що найбільш реалістичною й історично обґрунтованою моделлю є та, відповідно до якої аж до кінця XIX сторіччя регулярного застосування наукових знань у технічній практиці не було, як це характерно для технічних наук сьогодні. Вони пишуть: "Протягом XIX століття відносини науки й техніки частково перевертаються у зв'язку з "ідентифікацією" техніки. Цей перехід до наукової техніки не був, однак, односпрямованою трансформацією техніки наукою, а їхньою взаємозалежною модифікацією. Інакше кажучи, "спеціалізація техніки" супроводжувалася "технізацією науки". У той же час природознавство до XIX століття вирішувало в основному свої власні завдання, хоча часто відштовхувалося від техніки. Інженери, проголошуючи орієнтацію ні науку, у своє безпосередній практичній діяльності керувалися нею незначно. Після багатьох століть такої "автономії" павука й техніка з'єдналися в XVII столітті, на початку наукової революції. Однак лише до XIX століття ця єдність приносить свої перші плоди, і тільки в XX столітті наука стає головним джерелом нових видів техніки й технології". На користь даної моделі свідчить історія науки й техніки з найдавніших часів до кінця нашого сторіччя.
Відомий фізик й історик науки Дж. Борнал (1901-1971 р) нарахував їх три, завдяки тому, що помістив історію в центр свого аналізу науки. "Щоб пізнати функцію павуки в цілому, - писав він, - необхідно глянути на неї на максимально широкому історичному тлі". Це, зокрема, дозволило йому вичленувати ті основні зміни, які пережило людство після свого порівняно пізньої появи на Землі. Перше й друга - формування людського суспільства й цивілізації - і відбулися до початку письмової історії. Третю зміну він охарактеризував як "наукову трансформацію суспільства, що відбувається зараз і для якої поки немає назви".
Відбувається четверта фундаментальна зміна в історії людства трансформація капіталістичного (індустріального) суспільства в постіндустріальне під впливом цілого ряду факторів, у тому числі й науково-технічному прогресі. Вище вже відзначалося, що саме винаходи й відкриття, особливо в науці, техніку й технології, змінюють соціальний мир людини з усіма його вимірами.
Нарешті, наприкінці XX сторіччя природознавство, що формується, з необхідністю вимагає не тільки обґрунтування принципової цілісності всього природознавства, але й відповідь на питання: чому саме фізика, хімія й біологія стали основними і як би самостійними розділами науки про природу. "Тому природознавство як дійсно єдина наука про Природу, - роблять висновок В.И. Кузнєцов і Г.М. Идлис - народжується фактично тільки тепер. "Наукове" й "технічне" ставилися в дійсності до різних областей соціокультурної діяльності.
Спочатку наука багато чого взяла в майстрів-інженерів епохи Відродження, потім в XIX - XX століттях професійна організація інженерної діяльності стала будуватися по зразках дії наукового співтовариства. Спеціалізація й професіоналізація науки й техніки з одночасною технізацією науки й специфікацією техніки мали як результат поява безлічі наукових і технічних дисциплін, що зложилися в XIX XX століттях у більше або менш стрункий будинок дисциплінарно організовані науки й техніки" (В.С. Стспин, В.Г. Горохів, М.А. Рожева). І нарешті, наприкінці XX сторіччя починається процес гуманітаризації й гуманізації науки й техніки, обумовлений зміною цивілізаційної парадигми Заходу. В історичній ретроспективі можна зафіксувати чотири стадії розвитку техніки, що має кореляції з фундаментальними змінами в розвитку людства й етапами розвитку природознавства.
Вся історія людства показує, що розвиток науки й техніки носить закономірний характер і має свої протиріччя. Зрозуміло, що в остаточному підсумку всі знання виникають під впливом практичних потреб й. у першу чергу, потреб виробництва. "Однак потреби виробництва, - цілком справедливо відзначає проф. М.М. Коропів, не визначаю) всієї складної динаміки формування знанні, створення нових ідей, теорії й висновків. Специфіку виникнення й розвитку наукових теорій дуже часто не можна пояснити безпосередньо потребами виробництва. Було б більшим спрощенством представляти
Історію науки й техніки, писав А.М. Горький, треба зображувати не як склад готових відкриттів і винаходів, а як арену боротьби, де конкретна жива людина переборює опір матеріалу й традиції.
Боротьба думці в науці існує з моменту її виникнення. 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 ряд спостережуваних фактів одержує різне пояснення в різних учених
Процес відбруньковування наук, перетворення окремих галузей науки в самостійні наукові дисципліни, що зв'язують роз'єднані раніше галузі природознавства в єдине ціле, почався ще на рубежі XIX й XX ст. У наступний період процес диференціації павук про природу продовжував підсилюватися. Він викликався як потребами суспільного виробництва, так і внутрішніми потребами розвинена наукового знання. Разом з тим він сполучений із процесом інтеграції, у результаті спостерігається виникнення й бурхливий розвиток прикордонних, стикових наук: генної інженерії, молекулярної теології, біогеохімії й ін.
У свою чергу, перша половина XX в. дала науці в 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 розвитку ми спостерігаємо й в інших науках. Так, наприклад, характеризуючи розвиток біології, Альбин М. Веппберг (США) відзначав, що "за останнє десятиліття ми довідалися про основні процеси життєдіяльності - росту, синтезі білків, розмноженні більше, ніж це було зроблено за всю попередню історію". У другій 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 у своїй книзі "Закони будови й розвитку техніки" почав спробу системного викладу й узагальнення у вигляді законів техніки, накопичених і розрізнених у різних науках численних відомості й фактів. При цьому закони техніки вивчаються й формулюються за аналогією із законами природи й з обліком існуючих у природознавстві вимог.
РОЗДІЛ 2. Науковий напрямок у розвитку техніки
2.1. Механіка і термодинаміка
Якщо механіка кінця XVII - почасти XVIII в. займалася в основному завданнями руху матеріальної крапки й системи крапок, що мали особливо важливе значення для проблем небесної механіки, то до XIX в. центр уваги був перенесений на розробку питань фізичної й технічної механіки.
Старі подання про машини як пристосуваннях для підйому й пересування більших вантажів малою силою л ті елементарні прийоми для розрахунку машин, які були завершені в попередній період, уже не могли задовольняти швидко, що розвивалося виробництво.
Розвиток механіки йде в цю епоху у двох напрямках; розробляються й удосконалюються аналітичні методи механіки й заставляються основи так називаної прикладної механіки. Центром розвитку механіки в цей період стає Франція. Роботи французького вченого Ж. Лаграпжа (1736-1813), особливо його "Аналітична механіка" (1813 р). визначили аналітичний напрямок у цій науці. Одночасно у Франції формується й прикладна механіка (цей термін одержав загальне поширення в 30-х роках XIX в). У початковий період головну роль у розвитку прикладної механіки грали вчені, що групувалися 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 поняття механічної роботи й рівняння руху машин. Важливим завданням було визначення коефіцієнта 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 й виклад почав гідравліки, теорії гідравлічних двигунів, теорії парових машин і парових казанів. Надалі ці розділи виділяються в самостійні науки. Уже в 30-х роках XIX в. у самостійну наукову дисципліну оформилися теорія пружності й опір матеріалів. Після появи водяних турбін виділяється в окрему науку гідравліка й теорія гідравлічних двигунів.
Хоча основні поняття кінематики були дані ще в попередній період Галилеем, Гюйгенсом, Ньютоном, Эйлером, все-таки кінематика як самостійний розділ механіки виникла тільки в першій половині XIX в. під впливом запитів машинної техніки й необхідності дослідження передачі рухів у механізмах. Найбільшу роль у цьому новому напрямку зіграла висунута Гаспаром Монжем ідея розробки кінематики механізмів. Пізніше на доцільність виділення кінематики в самостійну науку вказав французький фізик Амперів II 1834р. Він же запропонував саму назву - кінематика. Ідея Ампера була здійснена французьким механіком Характерною особливістю зазначених робіт, що заклала основи кінематики механізмів, є застосування геометричних методів. За допомогою цих методів вирішувалися завдання про наближені прямолінійно спрямованих механізмах у Бурместера. У класичній праці Рело дається розрахунок механізмів так називаним експериментальним методом, при якому рішення питання здійснюється за допомогою моделей механізмів, шаблонів окремих ланок, експериментально побудованої траєкторії крапок ланок і т.д.
Новий напрямок у теорії механізмів створив видатний російський математик і механік Пафнутій Львович Чебишев (1821-1894) своєю роботою "Теорія механізмів, відомих за назвою паралелограмів", Чебитев зацікавився механізмами, що забезпечують передачу руху, і особливо паралелограмами Уатта. Чебишев вирішував ці завдання аналітичним шляхом
Механізми й методи синтезу Чебишева, однак, не зіграли великої ролі в знос час і тільки в XX сторіччі дослідження Чебишева дуже вплинули на розвиток теорії механізмів і машин.
В області гідромеханіки, основи якої були закладені в XVIII в. роботами Э. Эйлера й Д. Бернуллі, у цю епоху виникає нова важлива область - гідромеханіка грузлої рідини. Вона розробляється в першій половині XIX в. у працях С. Пуансона, Л. Навье, Дж. Стокса, Навье в 1822р. уперше навів рівняння руху нестисливої грузлої рідини. У цьому ж напрямку працював й англійський фізик і механік Дж. Стоці. Його рівняння руху грузлої рідини, відоме за назвою рівняння Навье - Стокса, було важливим етапом у розвитку гідромеханіки. Роботи цих учених зіграли надалі важливу роль для розвитку машинобудування Велике значення для подальшого розвитку гідромеханіки мали дослідження англійського фізика Кельвіна Томсона (1824-1907) і німецького натураліста Германа Гельмгольца (1821 - 1894). Томсон і Гельмгольц поклали початок розробці теорії вихрового руху. Томсон установив важливу теорему про збереження циркуляції в ідеальній рідині, Гельмгольц; в 1858 р. заклав фундамент теорії вихрового руху рідини, що має найважливіше значення для розвитку гідродинаміки я аеродинаміки в XX в. радіотехніки, технічної акустики
Наприкінці XIX і початку XX в. одержують свій подальший розвиток як загальні розділи механіки - динаміка твердого толу, теорія стійкості руху, так і механіка рідин і газів. Ряд досліджень по механіці був відповіддю на практичні запити техніки, інші, випереджаючи запити практики, здавалися чисто теоретичними, відверненими, і тільки наш час показало їхнє практичне значення.
Прямий зв'язок із практичними питаннями мали теоретичні роботи але динаміку важкого твердого тіла. Дослідження цієї проблеми стимулювалося тім, що кінець XIX в. був періодом широкого поширення нарізних артилерійських систем. Треба було додати снаряду швидке обертання, що забезпечувало б йому необхідну стійкість у польоті. Рішення цього завдання механіки 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 є часткою случаємо динаміки гіроскопа (вовчка). Дослідження снарядів викликало в механіків новий інтерес до проблеми руху гіроскопа. В 1888 р. С.В. Ковалевская (1850-1891) дала рішення питання про обертання важкого тіла навколо нерухомої крапки для випадку, коли центр ваги тіла не перебуває на осі симетрії.
Теорія гіроскопа тесло пов'язана з однієї з найбільш загальних проблем із проблемою стійкості рівноваги й рухи матеріальних систем. Загальне її рішення було дано А.М. Ляпуновым у роботі "Загальне завдання про стійкість руху" (1892 р). Великий внесок у загальну теорію стійкості руху тіл вніс французький учений А. Пуанкаре.
В останній третині XIX і початку XX в. одержує подальше розлиття механіка рідини. Німецький учений Г. Гельмгольц (1821-1894) розробляє навчання про вихри в рідині. У цей же період розвивається динаміка грузлої рідини. Гідродинамічну теорію тертя створив росіянин учений Н.П. Петров (1836-1920). Теоретичні дослідження Петрова по гідродинамічній теорії змащення були викликані потребами залізничного транспорту й пов'язані зі знаходженням способів збереження осей вагонів.
На початку XX в. у зв'язку із запитами авіації виникає новий розділ гідродинаміки - аеродинаміка.
Вирішальну роль у створенні аеродинаміки зіграв росіянин учений II.Е. Жуковський (1847-1921). В 1904 р. Жуковський зробив відкриття, що послужило основою всього подальшого розвитку сучасної аеродинаміки. У роботі "Про приєднані вихри", що була повідомлена в Московському математичному суспільстві 15 листопада 1905 р., Жуковський дав формулу для визначення піднімальної сили крила, що є основою всіх аеродинамічних розрахунків літаків.
В 1910-1912 р. з'явилися нові роботи Жуковського, у яких він провів розрахунок сили, що діє на крило, і вказав ряд теоретичних профілів крила. В 1912-1918 р. з'являються дослідження Жуковського, у яких він дав теорію повітряного гвинта.
До цього ж часу ставляться роботи німецького вченого Л. Прандтля, що в 1905 р. у праці "Про рух рідини при дуже малому терті" дав досить плідне для наступного розвитку механіки подання про прикордонний шар рідини, що прилягає до поверхні обтічного твердого тіла, пояснивши опір тіла, що рухається в рідині або газі, головним чином відривом прикордонного шару. Прандтль багато зробив для розвитку теорії крила.
В 1902 р. з'явилася робота російського вченого С.А. Чаплигина (1869 - 1942), озаглавлена "Про газові струмені", що поклала початок нової області механіки - газовій динаміці. У роботі був даний метод дослідження в струєвих рухах газу при будь-яких дозвуковых швидкостях. Величезне значення цього дослідженні виявився значно пізніше, коли розвиток швидкісної авіації привело к. вивченню сил, з якими повітря діє на літак, що летить зі швидкістю, що наближається до швидкості звуку.
Винятково велике значення для дослідження польоту ракет мав новий розділ механіки - динаміка перемінної маси, розроблений И.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 для міжпланетних повідомлень.
Розвиток машинної техніки, будівництво залізничних мостів і швидкохідних пароплавів, а також регулятор поставили, у центрі уваги вчені проблеми коливань і резонансу. Теорія змушених коливань і навчання про резонанс були логічним продовженням досліджень Лагранжа, викладених в "Аналітичній механіці" (1788 р). Особливо треба відзначити у цьому напрямку роботи німецького математика К. Вейерштрасса (1815-1897) і російського вченого О.И. Сомова (1815-1876).
Зі спеціальних областей теорії коливань важливе значення мало дослідження хитавиці корабля, проведене А. Н, Криловим. В XX в. починає розроблятися нова область теорії коливань, так називана теорія нелінійних коливань, викликана до життя розвитком електротехніки, Дослідження парових машин привело до розробки основних початків термодинаміки - науки, що вивчає закони теплової рівноваги й перетворення теплоти в інші види енергії.
Одним з основоположників термодинаміки був французький учений Карно. У своєму єдиному добутку "Міркування про рушійну силу вогню й про машини, здатних розвивати цю силу", опублікованому в 1824 р., Карно розглядає питання про "одержання рухів з тепла".
Він указує, що корисна робота в парових машинах може бути отримана тільки при переході тепла від тіла більше нагрітого до тіла більше холодному. Навпаки, для того щоб передати тепло від холодного толу до більше нагрітого, необхідно затратити - роботу. Цю закономірність Карпо виявив, аналізуючи ідеальний круговий тепловий процес.
Правильно помітивши фізичні закономірності, що лежать в основі роботи теплових машин, Карно, однак, не переборов неправильних подань 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 останні роки свого короткого життя Карно відмовився від теорії теплорода, визнавши взаємну превратимость теплоти й механічної роботи, і приблизно визначив механічний еквівалент теплоти.
Работы Карно сприяли встановленню принципу, що дозволив визначити найбільший можливий КПД теплової машини. Цей принцип привів надалі до відкриття другого початку термодинаміки, що в остаточному виді сформулював в 1850 р. німецький учений Р. Клаузиус (1822-1888). Сутність другого початку термодинаміки, по Клаувиусу, полягає в тім, що теплота не може сама по собі перейти від більше холодного тіла до більше теплого. Клаузиус уперше ввів поняття ентропії - одну з основних термодинамічних величин.
Найважливіше значення для розвитку техніки мало відкриття першого закону термодинаміки, відповідно до якого кількість теплоти, повідомлена матеріальній системі, дорівнює сумі приросту внутрішньої енергії системи й кількості зробленої його роботи. Цей початок торуй об динаміки був сформульовано як окремий випадок закону збереження й перетворення енергії.
Закон збереження й перетворення енергії, як показує історія розвитку науки, є одним з найбільш загальних, універсальних законів природознавства. Він був відкритий і сформульований у результаті досліджень і спостережень, зроблених у різних країнах і протягом тривалого часу. Виробнича практика, особливо в області теплотехніки, використання можливості перетворення механічної енергії в теплову й навпаки, а також успіхи в області вивчення електричних явищ сприяли нагромадженню необхідних відомостей для обґрунтування цього закону.
Ідея збереження матерії висловлювалася ще в стародавності Анаксагором, Емпедоклом, Демокритом, Епікуром і Лукрецієм. Пізніше, в XV-XVIII вв., Дж. Бруно, Г. Галилей, Ф. Бэкоп, П. Гассенди, Э. Мариотт, М. Морссни неодноразово повторювали це положення. В 1756 р. М.В. Ломоносов провів ряд досвідів, у яких уперше довів, що при хімічних реакціях речовина не губиться й не виникає й. ч нічого. Це з'явилося першим експериментальним підтвердженням закону збереження речовини. Цей закон французький хімік А. Лавуазьє став застосовувати в 1770 р.
Закон збереження й перетворення. енергії був сформульований видатним німецьким ученим Робертом Майером (1814-1878).
Цей закон в 1841 р. Майер уперше виклав у своїй праці "Про кількісне і якісне визначення сил"1, опублікованому тільки
1. Майер у своїх працях застосовував термін "сила" вкладаючи в нього зміст енергії. в 1881 р. Свої думки він розвив у роботі "Зауваження про сили неживої природи" (1842 р) і в праці "Органічний рух у його зв'язку з обміном речовин" (1845 р). Закон збереження й перетворення "сил" (енергії), по Майорі, полягає в тім, що рух, теплота, електрика, хімічні процеси й т.п. є якісно різними формами "сил", що перетворюються друг у друга при незмінних кількісних співвідношеннях. У своїх роботах Р. Майор установив поняття кількісного еквівалента "сил" і визначив механічний еквівалент тепла.
2.2. Електрика і магнетизм
До кінця XVIII ст. були вироблені перші уявлення про електрику і вивчені найважливіші явища електростатики. З початку XIX ст. і центрі вивчення стає електричний струм. Цьому сприяли відкриття гальванічних елементів, які виявили обширну область явищ, пов'язаних з постійним електричним струмом.
Новий період в розвитку учення об електрику починається з робіт італійського фізіолога Луїджі Гальвані (1737-1798), що опублікував 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, який широко використовувався дослідниками багатьох країн при вивченні електричних явищ.
Найбільший для свого часу вольтів стовп був створений в 1802 р. російським ученим В.В. Петровим (1761 - 1834). Цей стовп складався з 4200 мідних і цинкових кружечків і дозволяв отримати електрорушійну силу близько 1700 вольт. Наявність такого могутнього джерела струму високої напруги дозволила Петрову зробити цілий ряд відкриттів і спостережень.
У своїх роботах він показав можливість застосування електричної дуги для освітлення, плавки і зварки металів, а також відновлення металів з оксидів. Це було найбільшим відкриттям, яке після робіт ряду учених і винахідників широко почало застосовуватися в промисловому виробництві і в побуті.
В.В. Петрову належать відкриття залежності сили струму від площі поперечного перетину провідника, дослідження розряду у вакуумі 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 полягала в тому, що в ланцюзі, що складається з різнорідних металів, виникає електрорушійна сила, якщо температура місць з'єднань або спаїв цих металів різна. Мала величина отримуваних при цьому сил струму змусила зайнятися питанням про зв'язок між різними комбінаціями елементів в батареї і що виходять при; том силами струмів. Після ряду невдалих дослідів питання, був, па-кінець, вирішений німецьким фізиком Г.С. Омом (1787-1854), що встановив основний закон електричного ланцюга, що зв'язує опір ланцюгу, електрорушійну силу і силу струму. Цей закон був встановлений Омом експериментально і сформульований в 1826 р. в роботі "Визначення закону, проводять електрику".
С встановленням кількісного співвідношення між основними параметрами електричного ланцюга відкрилися широкі можливості для вивчення електричних явищ. Проте закон Ома довгий час не знаходив собі визнання. Я тільки 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 визначає кількість тепла, що виділяється в провіднику при проходженні через нього електричного струму. Незалежно від Джоуля в 1842 р. цей же закон відкрив і експериментально перевірив Е. X. Ленц. Закон Джоуля - Ленца придбав велике практичне значення, оскільки на нім заснований розрахунок електроосвітлювальних установок, всіх нагрівальних і опалювальних електроприладів, які почали широко застосовуватися з кінця XIX ст.
У 1820 р. данський учений X. Ерстед відкрив дію струму на магнітну стрілку. Французькі фізики Ж. Біо і Ф. Савар знайшли кількісний закон цієї дії. Закон взаємодії струмів був відкритий французьким фізиком А. Ампером, працями якого були закладені по якому метали основи сучасної електродинаміки. Відтворивши явища Ерстеда, Ампер запропонував своє "правило плавця" для визначення напряму відхилення стрілки струмом. Для пояснення магнітних властивостей речовин Ампер запропонував гіпотезу, згідно якої магніт складається з величезного числа елементарних магнітиків - кільцевих електричних струмів.
Таким чином, Ампер створив першу теорію магнетизму, в якій він зводить явища магнетизму до електрики.
У першій третині XIX ст. було зроблено дуже важливі відкриття, маєток вельми великі теоретичні і практичні наслідки і що знову поставили в центр уваги питання про зв'язок між зарядами і струмами тілах і одночасними змінами в навколишньому просторі, також пов'язали електричні явища з магнетизмом., Ці блискучі відкриття були зроблені англійським фізиком Михайлом Фарадеом (1791-1807). Керований ідеєю про єдність сил природи поставив собі завданням розкрити зв'язки між електрикою і магнетизмом, електрикою і хімічними процесами, магнетизмом світлом Вже в 1822 р. він робить в своєму лабораторному щоденнику замітку: "Перетворити магнетизм на електрику".29 серпня 1831 р. Фарадеом відкрив явище електромагнітній індукції. Це відкриття, що принесло Фарадею світову популярність, мав величезне наукове і практичне значення Подальший розвиток вчення про індукцію струмів отримало в роботах російського ученого Е.X. Ленца, який обгрунтував в так зване "правило Ленца".
Важливою заслугою Фарадея є встановлення ним в 18.33-основного кількісного закону електролізу - закону електронній еквівалентності. При цьому він висловив думку про атомну структуру електрики. У 1835-1838 рр. Фарадєї проводив дослідження діелектриків В 1830 р. він відкрив магнітне обертання плоскості поляризації, встановивши, таким чином, зв'язок між світлом і електромагнітними явищами. У тому ж році він відкрив і явище діамагнетизму. До 1851 р. Фарадей вивчає магнітні властивості різних речовин, а також працює над питаннями, що стосуються загальних властивостей магнітного поля. У 1851 р. він опублікував цікаву роботу: "Фізичний характер магнітних силових ліній".
Роботи Фарадея зіграли величезну роль в загальній теорії електрики. До часу появи капітальних праць Фарадей учення об електриці і магнетизмі вже отримало розвиток на базі законів Кулона, робіт Ампера ц інших, що використали прийоми математичного. аналізу для теоретичного дослідження явищ електрики. У основу цього аналізу був покладений ньютонівський метод розгляду явищ тяжіння. Принциповою основою теорії електричних і магнітних явищ було уявлення про взаємодію на відстані між зарядами і струмами. * У першій половині XIX ст. фізики визнавали здатність зарядів і струмів взаємодіяти через порожнечу, без. посередництва яких би то не було проміжних фізичних середовищ.
Фарадей висловив новий погляд, стверджуючи, що всі взаємодії взагалі, і електричні і магнітні взаємодії зокрема, розповсюджуються з кінцевою швидкістю при неодмінній участі проміжного середовища. Електричний заряд магнітний полюс або дріт-пік, по якому тече електричний струм, Фарадей розглядав як одну, з частин деякої фізичної системи. Він прагнув, таким чином, вкласти фізичний зміст в уявлення про електричний або магнітний нуль. Порожнисто він мислив як реальний об'єкт, в якому відбуваються фізичні процеси. Вивчення магнітних і електричних полів привело Фарадей до уявлення про "фізичні силові лінії".
Видатним продовжувачем робіт Фарадея був англійський фізик Джемс Максвелл (1831 - 1879). Наукова діяльність Максвелла охоплює ряд проблем молекулярної фізики, оптики, механіки, теорії пружності. Але основний внесок разом з кінетичною теорією газів Максвелл зробив в області електромагнетизму. Якщо Фарадей дав перше обгрунтування вчення про електромагнітне поле, то Максвелл, продовжуючи роботи Фарадея, розробив теорію електромагнітного поля.
Ці дослідження узагальнені в його знаменитій праці "Трактат по електриці і магнетизму", що вийшов в 1873 р. Математичним виразом теорії Максвелла з'явилася його знаменита система рівнянь. Фізична гіпотеза Максвелла полягала в тому, що магнітне поле створюється не тільки в результаті руху зарядів по провідниках (струмом), але і будь-якою зміною електричного поля. Закон, встановлений Максвеллом, зв'язував швидкість зміни в даному місці електричного поля - так званий струм змішення - з напруженістю створюваного їм зміною магнітного поля і навпаки.
Відкриття, зроблені в другій третині XIX ст., підготували грунт для застосування вчення про електрику і магнетизм до ряду найважливіших технічних проблем, які були вирішені в другій половині XIX п. і на початку XX ст. що сподіваються електромагнітних хвиль, питання про природу носіїв заряду і струму вивчалося спочатку поза зв'язком з електромагнітним нулем
У 1887 р. Генріх Герц відмітив, що якщо світло електричної іскри одного розрядника падає на негативний електрод сусіднього, то проходження іскрового розряду значно полегшується. У 1888 р. Вільгельм Гальвакс (1859-1922) встановив, що негативно заряджена металева пластинка втрачає свій заряд при освітленні її променями іншої лампи. Російський учений Л.Г. Столстоп (1839-1896) докладно досліджував всі ці явища і показав, що сила що виникає 1 струму 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 з металу вириваються негативні електричні заряди, які раніше спостерігав Крукс в розрядній трубці і які Степів назвав електронами.
Остаточна атомна будова електричних зарядів було доведено тільки в 1911 р. дослідами американського ученого Міллікєна (1868-1953).
Відкриття і дослідження електронів, їх взаємодії і рухи зіграли величезну роль в історії вчення про речовину. В кінці XIX ст. було остаточно встановлено, що заспіваний випромінюється і поглинається електронами, що входять до складу атома речовини.
Розвиток вчення про електромагнітне поле, відкриття електрона, встановлення електричної структури атома привели до синтезу цих досягнень в так званій електронній теорії, що склалася в кінці XIX – початку XX вв. Основи цієї теорії містилися в роботах видатного голландського ученого Г. Лоренца (1853-1928), резюмовані І книзі "Теорія електронів" (1909г).
2.3. Світлотехника
Нове в області світлотехніки. прогрес в поліграфії. Створення фотографії.
Нові методи отримання вогню і зміна способів освітлення До винаходів, що зіграли велику роль в тих, що розглядаються період, відноситься нові способи освітлення, друкарська машина і фотографія.
Відкриття штучного добування вогню з'явилося одним з найбільших подій в історії людства, що сприяли корінному перетворенню умов людей. Стародавні методи отримання вогню тертям і висіканням протягом тисячоліть залишалися без зміни. Тільки у XVIII ст. були зроблені відкриття, що дозволили по-новому здобувати вогонь, значно спростивши і прискоривши цю операцію. У 1825 р. винахідник Д. Купер з Лондона почав виготовляти "кам'яні сірники" з головкою з суміші сірі і білого фосфору. У 1827 р. англійський аптекар Д. Балкер запропонував виготовляти сірники з головкою, змоченою сумішшю сірчистої сурми з хлористим калієм. Над створенням сірчаних сірників працював також і угорець Іріні.
У 1833 р. німець Каммерер розробив технологію виробництва сірників з головками з жовтого фосфору, легко займистими при незначному терті. Проте такі сірники при вживанні були дуже небезпечні, тому жовтий фосфор був замінений червоним. С1848 р. в Швеції, а потім і в інших країнах в масовій кількості почали проводити так звані "шведські", або безпечні, сірники, в яких фосфор наносився не на головку сірника, а разом з іншими речовинами на поверхню сірникової коробки. З того часу був знайдений легкий, дешевий і простий спосіб отримання вогню.
У першій половині XVII ст. навчилися виготовляти литі сальні і воскові свічки у формах. У 1817 р. почали з'являтися стеаринові. а в 1837 грамів - парафінові свічки. Великим досягненням був винахід в 1834 р. плетеного гніту, застосуванні якого поз полив про значно зменшити кіптяву я продовжити термін служби свічок.
На першу половину XIX ст. відноситься поява масляних (а пізніше і гасових) ламп з склом. Принцип дії такої лампи був заснований на використанні явища капілярності, під впливом якої горюча рідина з резервуару, що знаходиться внизу, піднімається по гніту вгору, в зону горіння, де випаровується і горить.
На початку XIX ст. У 1783--1785 рр. голландський аптекар Ян Мінкеларс проводив досліди по застосуванню газового освітлення. Найвдаліше застосував газ для освітлення англієць У. Мердок в 1792 р., що використав його для освітлення заводів Уатта і Болтона, але широке використання цього виду освітлення стало можливим тільки після винаходу задовільних газових пальників. У 1805 р. робочий Стопі в Англії винайшов метеликовий пальник для спалювання газу, яку винахідник Д. Нільсон значно удосконалив в 1820 р.
Незабаром після застосування газу для освітлення приміщень почалися досліди по його використанню для освітлення вулиць. У 1808 р. англійцем Ф.А. Віпзором був проведений перший досвід газового освітлення вулиць; декілька газових ліхтарів задоволено довго освітлювали одну з вулиць Лондона. Проте тільки в 1813-1814 рр. вдалося налагодити задовільне вуличне газове освітлення Лондона. З того часу газ почав застосовуватися для освітлення і інших міст. У 1825 р. він був використаний для вуличного освітлення Берліна, а в 1833 г. - Відня.
У Росії газ для освітлення застосовувався спочатку па деяких промислових підприємствах. У 1835 р. було введено вуличне газове освітлення в Петербурзі, в 1865 р. газове освітлення з'явилося па вулицях Москви.
Застосування газового освітленні і виробничих умовах дозволило капіталістам подовжити і без того великий робочий день. Газове освітлення настільки увійшло до життя багатьох країн, що довгий час конкурувало з електричним освітленням, практичне, якому належало на початку 70-х років XIX ст.
Технічний прогрес в поліграфії.
Кінець XVIII - початок ХIХ ст. ознаменувався великими змінами і техніці книгодрукування. Технічний прогрес в області поліграфічної справи йшов в основному у напрямі механізації друкарського і набірного процесів, а також створення нових способів книгодрукування і літографії.
Першу практично придатну друкарську машину створив німецький винахідник Ф. Кеніг в 1812-1814 рр. У друкарській машині Кеніга плоска плита для притисненні паперу до форми була замінена металевим циліндром. Крім того, Кеніг механізував і нанесе і" фарби на форму. Ці машини, що отримали назву плоськопечатних, дозволили значно підняти продуктивність друкарського процесу.
Якщо на ручному друкарському верстаті можна було отримати на бланку 100 відтиснень в годину, то друкарська машина Кеніга робила понад 800 відтиснень.
В середині XIX ст. з'явилися друкарські машини, окремі конструкції яких з деяким удосконаленням збереглися до наших днів.1803 р. винахідником У. Буллоном в США була побудована перша ротаційна друкарська машина, що друкувала на "нескінченному" паперовому полотні, змотаному н рулон.
У першій половині XIX ст. було винайдено набірні машини різних конструкцій, що значно підвищили продуктивність праці складача. Навіть недосконалі набірні машини дозволили піднятий!, продуктивність праці 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 операції витягання літер нз спеціального сховища і установки їх і ряд - рядок.
Видатну роль в розвитку набірних машин цього типу зіграв винахід російського механіка П.П. Клягипського (близько 1839-1877). У 1866-1807 рр. він створив оригінальний "автомат-складач", що складається з двох апаратів. У одному з них виготовлялася "депеша" - паперова стрічка, на якій текст, що набирає, фіксувався у вигляді комбінацій отворів, причому кожній букві плі знаку відповідала визначений нам їх комбінація. Другий апарат представляв власне набірну машину, основною частиною якої був "", що автоматично розшифровував "депешу" і що регулював надходження в набір потрібних літер.
Важливим етапом в розвитку механізованого набору з'явилося створення матрицевибивальної машини, рельєфні штампи і якою при натисненні спеціальних пристроїв (клавішею) видовбували на спеціальному картоні поглиблені зображення букв і знаків, після чого по матрицях відливали необхідні форми. У 70-х роках XIX ст. велику роль в створенні матрицевибивальних машин зіграли роботи російських винахідників І.Н. Лівчака і Д.А. Тімірязева.
Ідеї, покладені в основу матриці вибивальних машин, були використання при створенні досконаліших наборно-отливних машин, пріметшие яких з'явилося характерною особливістю поліграфії кінця XIX ст. У цей період були зроблені перші спроби створення наборно-друкарської машини, що поєднувала в собі набірні машини, що пишуть. Перші зразки її були побудовані в 1870 р. російським винахідником М.І. Алісовим (близько 1830-1898). "Скородруківник" Алісова працював із швидкістю 80-120 знаків в хвилину.
Для розвитку наборно-друкарських машин велике значення мало створення працездатної машинки, що писала, призначеної для політерного друкування тексту за допомогою рельєфних букв, що приводяться в рух системою важелів. 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. Проте практично придатні манишки, що пишуть, були створені лише в кінці XIX ст. З того часу вони міцно увійшли до життя.
Нарешті, слід зазначити, що в цей час з'явилися і нові способи книгодрукування, наприклад літографія. Літографія була винайдена в 1796-1798 рр. в Германії А. Зенефельдсром (1771 - 1834). При літографічному способі відтиснення виходять в результаті перенесення фарби під тиском з плоскої (нерельєфною) друкарської форми безпосередньо на папір. Цей спосіб 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" надрукував перше повідомлення про літографію, а в 1810 р. в Петербурзі було відкрито перше літографське підприємство.
Технічний прогрес в поліграфії дозволив значно підняти продуктивність друкарських процесів і, таким чином, поліпшити якість видаваних журналів і газет, а також колосально збільшити їх тиражі.
Як всяке видатне технічне досягнення, поліграфія була використана буржуазією в її боротьбі за політичне і економічне панування. Газети, журнали і книги, що випускалися в капіталістичних країнах в мільйонних екземплярах, були і є знаряддям буржуазної пропаганди. Проте в той же час поліграфія дала і пролетаріату могутня зброя, що сприяла розповсюдженню ідей наукового комунізму.
У першій половині XIX ст. було зроблено ще одне найбільше технічне відкриття - винайдена фотографія. Її поява - прямий наслідок успіхів фізики і особливо хімії. Суть фотографічного процесу зводиться до того, що з предмету або групи предметів
Фотографія пройшла довгий і складний шлях. Людям давно був відомий спосіб копіювання зображень, що утворюються в ящику спеціального пристрою. Цей спосіб полягав в наступному: якщо в одній із стінок темної кімнати або коробки виконати невеликий отвір і розташувати перед ним освітлений предмет, то на протилежній стіні утворюється про тон відображення цього предмету. Коли була досягнута висока якість світлових зображень, встало нове завдання - постаратися утримати ці зображення. У цьому на допомогу прийшла хімічна дія сонця, тобто здатність сонячних променів змінювати колір деяких речовин. Грунтуючись па цій властивості, винахідники і учені скоро прийшли до думки, що якщо покрити матове скло камери-обскура якою-небудь світлочутливою речовиною, то можна як би віддрукувати світлове зображення. У XVIII ст. хіміки мали в своєму розпорядженні вже досить великий запас таких світлочутливих речовин.
У 1802 р. англійські учені Т. Веджвуд і г. Деві відкрили світлочутливість паперу, просоченого солями срібла. Все це підготувало подальші успіхи в області фотографії. У 1811. р. француз Жозеф-Нісефор Ньепс (1765-1833) зайнявся пошуками способу закріплення, отриманого камерою-обскура зображення.
Незалежно від робіт Ньепса, над проблемою відображення світлових зображень займався французький художник Луї-Жак Дагерр (1787-1851). Випадково дізнавшись, що Ньепс працює вже декілька років над тією ж проблемою, Дагерр запропонував йому працювати разом. У 1833 р. Ньепс помер, а в 1839 р. Дагерр, продовжуючи працювати, винайшов свій спосіб фотографування.
Спосіб Дагерра відрізняється від способу Ньепса тим. що як світлочутлива речовина він замість асфальту, використаного Ньепсом, застосував йодисте срібло. Приховане зображення, отримане на світлочутливій речовині, Дагерр проявляв, діючи парами ртуті на йодисте срібло. Цим Дагерр добився більшої швидкості отримання зображення і забезпечив точніше відтворення самого зображення.1
Протягом подальших десятиліть процес фотографування ускладнювався і удосконалювався. Французький винахідник Ньепс де Сен-Віктор (1805-1870) замінив папір для негативу абсолютно прозорим склом. У 1847 р. він ввів у фотографію перші фотопластини на склі, світлочутливий шар яких складався з йодистого срібла в Альбуміні. Скляний негатив володів рядом переваг в порівнянні з паперовим, головним з яких були чистота і ясність фотографічних відбитків. Скляні негативи застосовуються у фотографії і до теперішнього часу.
Вельми успішно в 40-х роках ХТХ ст. над удосконаленням дагерротеплого способу фотографії працював російський винахідник А.Ф. Греків. Він запропонував оригінальний спосіб фотографування па металевих пластинках. 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 були талановитими винахідниками оригінальних технічних прийомів у фотографії.
В результаті творчої роботи винахідників і учених в різних країнах світу фотографія на початок 70-х років ХТХ ст. міцно увійшла до життя, стала невід'ємною приналежністю науки, мистецтва, промисловості.
РОЗДІЛ 3. Розвиток техніки і побудова машин в XIX-на початку XX ст.
3.1. Металодобуваючи і гірничі машини
Технічною переозброєння металургії завершилося винайденому прокатного стану, призводить в дію паровою машиною, а також створенням парового молота.
Тому у міру розвитку техніки виникла необхідність в додатковій операції плющенню. Впровадження прокатних станів в металургію почалося із початку XIX ст. ст. При пудлінгуванні для обжигу шлаку і ущільнення металу (криці) широко застосовувалися обтиск і кувальні молоти. На початку XIX ст. для цієї мети використовувалися недосконалі, так звані ричажні, мелені. Відомий англійський механік Несміт в 1839 р. сконструював новий молот. Це у багато разів збільшило його потужність. Паровий молот був широко використаний в металургійній промисловості.
До 60-м рокам XIX ст. технічний переворот в металургії був завершений. Технічний прогрес сприяв різкому збільшенню виробництва металу. Якщо за два сторіччя - з 1500 до 1700 г. - світова виплавка чавуну виросла приблизно з 60 тис. т до 104 тис. т, тобто в 1,7 разу, а за весь XVIII в. - з 104 тис. т до 278 тис. т (1790 р), тобто в 2,67 разу, то за 80 подальших років - з 1790 по 1870г. - виплавка чавуну досягла 12 млн. т, що в 43 рази більше, ніж в 1790 р.
Зростання машинобудування, парової енергетики, металургії, будівництво залізниць, розширення капіталістичної торгівлі і пов'язаного з нею грошового звернення колосально збільшили попит на найрізноманітніші продукти гірничої справи.
Металургія л зв'язку з перекладом доменного процесу на мінеральне паливо вимагала величезних кількостей залізняку і кам'яного вугілля. Величезний вплив на гірничу справу зробила парова машина. Поява і застосування її привело до крупних зсувів до всіх ланках сурм техніки, розпочинати від розвідки корисних копалини і кінчаючи їх збагаченням. Її вплив позначався на конструкції багатьох машин, які були створені в цей період в гірничій промисловості (вентилятори, компресори, перфоратори). У всіх цих машинах панує принцип поворотної поступальної ходи, тобто принцип, якнайповніше використовуваний в поршневій паровій машині.
Зростання парової енергетики, подібно до металургії, створюючи великий
попит на кам'яне вугілля, стимулював розвиток однієї з самих основних галузей гірничої справи - кам'яновугільної промисловості з таблиці видно, що характерною особливістю цього періоду було безперервне зростання видобутку викопного вугілля. Кам'яновугільна промисловість була найрозвиненішою галуззю гірської справи. Домінуюче значення кам'яновугільної промисловості в перший період машинного капіталізму було далеко не випадковим, Ст.11. Ленін указував, що розвиток промисловості, що дає паливо, - необхідне і надзвичайно характерна умова зростання великої машинної індустрії.
Розвиток гірничої промисловості базувався на її технічному переозброєнні.
Будівництво великої кількості копалень і шахт зажадало зміни методів проходки гірничих вироблень як вертикальних (шахтних стволів), так і горизонтальних (штреків, тунелів, штолень і ін) -
У 1839 р. у Франції інженер Тріже вперше запропонував кесонний метод проходки шахтних стовбурів, який в 1841 р. був застосований при проходці стовбура вугільної шахти у водонасичених грунтах у Франції.
З кінця 40-х років метод проходки шахтних стовбурів, запропонований Киндом, почав застосовуватися для розвідувального буріння. Метод Кинда був вдосконалений в 1850 р. бельгійським інженером Шадроном, що застосував спеціальні пристрої, що дозволили майже повністю зупиняти приплив води в шахту.
Горизонтальні вироблення минали за допомогою буропідривних робіт, які в своєму розвитку зазнали великі зміни. Був винайдений новий вигляд вибухових речовин, вдосконалені способи підривання, упроваджені ефективні засоби буріння шпурів. Розвиток військової техніки привів до винаходу могутніх вибухових речовин: піроксиліну і нітрогліцерину. Піроксилін був відкритий X. Шенбейном в 1846 р., а нітрогліцерин - А. Собреро в 1847 р. Практично нітрогліцерин почав застосовуватися після того, як росіяни учені Н.Н. Зісіп и В.Ф. Петрушевський провели починаючи з 1854 р. ряд дослідів по його використанню. У 1867 р. А. Нобелем був винайдений динаміт. З 70-х років XIX ст. почало застосовуватися піроксилін.
Оскільки застосування відкритого вогню для займання порохових зарядів приводило до частих катастроф в копальнях і шахтах, в 1830 р. був запропонований вогнепровідний, або бікфордів, шнур, що дозволив значно понизити небезпеку вибухових робіт. Проте тільки винахід і впровадження в кінці XIX ст. електричного підривання в гірській справі дозволив забезпечити безпеку вибухових работ1.
Відомо, що на швидкість ведення робіт великий вплив робить спосіб буріння шнурок. Тривалий час буріння шпурів здійснювалося вручну. Перші спроби створення ударних перфораторів (бурильних молотків) відносяться на початок XIX ст. Спочатку був створений ударний перфоратор (перфоратор Іордана). У першій половині XIX ст. було створено: перфоратори, що приводяться в дію парою і водою. У 1849 р. вперше такий перфоратор сконструював американець Коуч, використавши при цьому елементи поршневої машини. Перший пневматичний перфоратор був створений в 1857 р. французьким інженером Соммелье. Це був перфоратор ударного типу. Хоча перші перфоратори для буріння і були винайдені на початку ХIX ст., проте в гірничій справі вони довго не отримували розповсюдження. Механізоване буріння шпурів обходилося в два рази дорожче.
1. Вперше досліди по застосуванню електричного підривання мін провів в 1812 р. П.Л. Шиллінг. Але в гірничій справі цей спосіб підривання набув поширення. значно пізніше - в кінці XIX - початку XX ст.
Основний процес видобутку вугілля - його виїмка - в першій половині XIX ст. проводився уручну - кайлом і обушком, іноді використовувалися буропідривні роботи. В цей час робилися тільки перші спроби механізувати цю найбільш трудомістку операцію
Врубова машина була заснована на принципі дії ударного перфоратора. Врубова машина ударного типу конструкції інженера Шрамма була змонтована на візку, який під час роботи закріплювався перед забоєм. Цей перфоратор міг переміщатися уздовж забою і подаватися вперед. Пізніше була зроблена спроба використовувати для врубу принцип свердлення свердлувальна бурова машина Нейбурга).
Найбільш ефективними виявилися врубові машини, в яких використовувався принцип дискової пили. Дискова врубова машина була запропонована англійським інженером Уорінгом. Різання вугілля здійснювали за допомогою зубків, насаджених на диск. Цю машину применяли для виробництва горизонтальних врубів. Практично дискова врубова машина була освоєна в Англії в 1802 р. Кращою врубовою машиною в 70-х роках XIX ст. була пневматична машина Вінстлея.
Попит на чавун вимагав вдосконалення і розвитку доменного виробництва. На початку XIX ст. домни зазвичай будувалися з товстим зовнішнім кам'яним кожухом, оскільки вважалося, що тонкостінні домни втрачають багато тепла. Печі з товстим зовнішнім кожухом володіли громіздкою ваговитою конструкцією. Будівництво їх було дуже складним і дорогим. З середини XIX ст. погляди на причини втрат тепла і доменних печах міняються. Вже в 41-х роках XIX ст. в Шотландії з'являються лікуй з більш тонким кам'яним, а потім і металевим кожухом. Шотландські печі були міцніші і довші за старі громіздкі печі, втрати тепла в 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 для завантаження доменної ночі у вигляді конуса або воронку із затвором. Конус Паррі рівномірно засипав сировину і добре уловлював гази і тому подібне Видозмінена конструкція цього апарату застосовується аж до наших днів.
В результаті удосконалення всього комплексу доменного виробництва з другої половини XIX ст. різко підвищилася його продуктивність. Добова продукція домни до кінця сторіччя збільшилася до 600т-. у 12 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 печі газом використаний і своїй роботі французький металург Пьер Мартен (1824-1915). У 1.8(54 р. у Франції була вперше пущена в експлуатацію побудована Мартеном регенеративна полум'яна пекти. Суть мартенівського процесу полягає в тому, що сталь проводиться на череню регенеративних пламенних, що співається шляхом переробки в них чавуну і сталевої ломи (скрапу). У мартенівській печі відбувається не просто плавка завантажених матеріалів: до самого кінця процесу йде в печі хімічна взаємодія між металом, шлаком і газом.
У цей період своє подальший розвиток отримує прокат чорних металів, особливо прокат рейок, а також прокат різних профілів металу для різноманітних потреб будівництва. Прокат металу здійснювався за допомогою особливих верстатів - прокатних станів.
У 30-40-х роках ХТХ ст. в зв'язку " масовим залізничним будівництвом в Европе вперше починається прокат залізничних рейок. у 1854 р. на заводах Круппа. Потім в Германії, в Сааре, в 1856-1857 рр. був встановлений прокатний стан для плющення крупних балок. У 1857 р. в США був вперше сконструйований могутній тривалковий прокатний стан спеціально для плющення рейок.
3.2. Машини на електричній енергії
Окрім широкого використання електрики в техніці зв'язку в цей період робляться спроби застосувати електрику для цілей освітлення, створити електричні генератори і електричні двигуни. Придатність електрики для освітлення була доведена ще в 1802 р. російським вченим Петровим. Тільки у 40-х роках XIX ст. з'явилися багаточисельні конструкції електричних ламп з| тілами розжарювання з платини, іридію, вугілля, графіту і тому подібне
У цей період ведуться роботи і по використанню для освітлення електричної дуги. Трудність вирішення цієї проблеми полягала в необхідності регулювання відстані між кінцями електродів, що горіли. У 1840 р. француз Лршо створив дугову лампу з автоматичним регулятором. У Росії над цією проблемою працював винахідник А.І. Шпаковський, дугова лампа якого в кінці XIX ст. якийсь час з успіхом використовувалася для освітлення п Москві. Перші спроби застосування електроенергії для освітлення належать ще до початку XIX ст. Петров, що спостерігав в 1802 р. явище електричної дуги, вперше вказав на можливість її широкого використання для освітлення. Створення джерела світла, що діє за принципом розжарювання провідника струмом, тобто лампи розжарювання, з'явилося першим кроком по шляху практичного застосування електрики для потреб освітлення. Найраніша за часом лампа розжарювання була створена французьким ученим Деларю в 1820 р. Вона була циліндровою трубкою з двома кінцевими затисками для підведення струму, в ній розжарювалася платинова спіраль.
Видатний американський технік-винахідник Т. Едісон (1847-| 1931), ознайомившись з пристроєм ламп Лодигина, також зайнявся їх вдосконаленням. Після декількох років напруженої роботи в 1879 р. Едісону вдалося отримати достатньо добру конструкцію лампи розжарювання вакуумного типу з вугільною питтю. Для свого часу лампа Едісона була достатньо економічним електричним джерелом світла, дія якого могла тривати безперервно протягом декількох сотів годинника.
Електростатичний генератор був винайдений Л. Отто фон Геріке ещо в 1650 р. Цей генератор складався з кулі, що оберталася, зробленої з сірки. При терті тара рукою збуджувалися електричні заряди. Генератор Геріке давав струм украй слабкої сили, хоча на нім і можна було отримати заряд високої напруги. Велике значення для удосконалення генераторів мали гальванічні елементи, винайдені в 1800 р. італійським ученим Вольта. Гальванічні елементи з'явилися новим джерелом електричного струму. Користуючись ними, ряд учених (російське Ст. Ст. Петров, англієць Р. Деві) зробили важливі відкриття в області електротехніки. Впродовж тривалого часу електрохімічний генератор грав вирішальну роль в якість джерела струму в техніці електричного зв'язку.
Вирішальне значення для створення електромагнітного генератора мало відкриття англійським вченим Фарадеєм в 1831 р.
З кінця 30-х років XIX ст. у всіх країнах Европи, а також в США почалися роботи по конструюванню електромагнітних генераторів електричного струму. Зусилля винахідників були спрямовані головним чином на удосконалення індуктора, що створює магнітне поле, і якоря, який, переміщаючись в магнітному полі, сприяв виникненню електричного струму.
Вирішальним в створенні генераторів великої потужності був винахід машини з самозбудженням, в якій живлення здійснювалося за рахунок струмів, що утворюються в самій машині. Перші генератори з самозбудженням були створені данським винахідником Хиортом (1854 р), англійськими винахідниками Барлєєм (1860 р) і Уїтстоном (1866 р), а також німецьким інженером Сименсом (1876 р).
Паралельно із створенням генератора йшла робота над удосконаленням конструкції електродвигуна. Оригінальну конструкцію електродвигуна створив Б.С. Якобі в 1834 р. (мал.89). Важливим етапом у вдосконаленні електродвигуна був винахід в 1860 р. італійським ученим Починоті двигуна з кільцевим якорем, що обертався. Таким чином, в період з кінця XVIII ст.д.о 70-х років XIX ст. були зроблені найважливіші винаходи і відкриття, які, не отримавши широкого практичного застосування у момент своєї появи, стали основою, на якій грунтувався технічний прогрес подальшої епохи.
Винахід електричної зварки металів
Розвиток електротехніки викликав до життя новий спосіб обробки металів - електричну зварку, вперше застосовану в 1867 р. американським електротехніком Томсоном.
Томсоп пропускав електричний струм великої сили, але незначного напруження, через два шматки металу, призначеного для зварки і розташованого так, щоб вони стикалися в місці зварки. Опір проходженню струму в місці стику шматків металу викликало виділення тепла, достатнього для зварки металевих частин. Проте цей спосіб зварки металів, названий пізніше контактним, 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 застосували електричну дугу, тобто використали явище, при якому між тими, що зближують вугільним і металевим електродами виникає яскраве полум'я величезної температури, яке і розплавляє метал.
Найчудовішим винаходом Н.Н. Бенардоса був спосіб 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'єднання утворювався шов, що являє собою смужку сплавленого металу.
Характерної особливістю техніки даного періоду було підвищення ролі електрики. У енергетиці були зроблені найбільші винаходи, що забезпечили колосальний технічний прогрес XX в Новий вигляд енергії і новий тип універсального теплового двигуна - парова турбіна - ось|от| найголовніші досягнення енергетики, що вплинуло, революціонізувало, на всю техніку цієї епохи.
Винахід раціонального генератора допоміг вирішити проблему електричного освітлення (лампи Лодигина, Яблочкова, Едісона, Кржіжіка і ін).
(В ході робіт над удосконаленням електричного освітлення було зроблено багато важливих відкриттів і винаходи. Була розроблена схема дроблення "електричного світла", винайдений трансформатор, був вперше застосований змінний струм і так далі Ці нововведення сприяли практичному дозволу питання про централізоване виробництво електроенергії і передачі її до віддалених місць.|
Проблема передачі електроенергії на далекі відстані розроблялась в основному в 80-х роках XIX ст. |ст|
В кінці XIX ст. проблема передачі електроенергії 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 найбільш вигідною і зручною. Система трифазного струму була запропонована російським інженером М.О. Доліво-Добровольським.
У 90-х роках XIX ст. розвернулося широке будівництво електростанцій і ліній дальніх електропередач. Розвиток електростанцій зажадав створення могутнішого і раціональнішого теплового двигуна, здібного їх обслуговувати. Парова машина була непридатна для цих цілей. І п результаті досліджень теплотехнік в країнах Європи і США з'явився якісно новий тип теплового двигуна - парова турбіна.
З 70-х років XIX п. вельми швидко розвивається техніка електричного освітлення. Після винаходу електромагнітного телеграфу створення електричного освітлення було другим кроком по шляху практичного застосування електрики.
Розвиток генераторів і електродвигунів
Одночасно з електричним освітленням була вирішена 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 застосував принцип самозбудження разом з вельми вдалим конструктивним рішенням кільцевого якоря.
Генератор Грама в принципі був машиною постійного струму сучасного типу.
Потім були подальші конструктивні поліпшення електромагнітного генератора Едісоном (1880 р), Максимом (1890 р) і ін. Із створенням електромагнітного генератора була вирішена проблема генерування, або виробництва електричної енергії. Це було найбільшим досягненням електротехніки.
З 70-х років починається новий етап в розвитку електродвигунів. До цього часу було добре вивчено і почала практично використовуватися властивість оборотності електричних машин. Було встановлено, що усяка динамо-машина може працювати в якості генератора і двигуна, може перетворювати механічну енергію на електричну і навпаки - перетворювати електричну енергію в механічну. Оборотність електричної машини першим довів французький електротехнік Фонтень в 1875 р.
Протягом 70-80-х років електрична машина постійного струму набула усіх основних рис сучасної машини.
Дозвіл проблеми передачі електроенергії на відстань
Електричні генератори виробляють електрику не тільки для перетворення його на світлову або теплову енергію, але головним чином для перетворення його на енергію механічну.
Застосування електродвигунів дозволяло концентрувати виробництво електричної енергії па крупних електростанціях, що вело
до значного здешевлення електроенергії В епоху концентрації промислового виробництва ця можливість електричної енергії була дуже швидко використана. що електрична промисловість - найтиповіша для новітніх успіхів техніки, для капіталізму кінця XIX і почала XX века"1.
З кінця 80-х років починають створюватися перші розподіл електростанції. Т.е. технічні споруди, призначені для виробництва електричної енергії. Електричні станції з'єднуються з обслуговуваними ними споживачами системою проводів, по яких відбувається р і передача електричній енергії. Перша електростанція була створена в США Едісоном. Щоб забезпечити масове використання електричного освітлення, Едісон реалізував в 1882 р. думку про створення централізованої електричної станції, висловлену ще в 1879 р. Яблочковим.
Спроби здійснити передачу електричній енергії мали місце в Европі вже на початку 70-х років XIX ст. У 1873 р. французький електротехнік І. Фонтень на Міжнародній виставці у Віно демонстрував передачу електроенергії па відстань 1 км. До кінця 70-х років дослідні установки по передачі електроенергії на відстань були створені також в Англії і в Америці.
Перша електропередача, розрахована на нормальну експлуатацію, була здійснена для електричного освітлення в 1876 р.11. Н - Яблочковим. Проте подальший розвиток передачі електричній енергії на великі відстані затримувався зважаючи на відсутність теоретичного аналізу явищ, що відбуваються при цьому.
Впровадження передачі електроенергії на відстань довгий час гальмувалося самою природою постійного струму. Найважливішим етапом розвитку техніки передачі електроенергії був перехід від постійного струму до перемінному. Проте відомі п той час електродвигуни перемінного струму відрізнялися істотними недоліками, які часто робили їх непридатними для експлуатації Перед винахідниками встало завдання знайти можливість використовувати змінний струм і трансформатори перемінного струму для передачі електроенергії на дальні відстані і живлення електродвигунів.
Надалі цю ідею розробив і упровадив в практику відомий сербський учений, електротехнік Н. Тесла (1856-1943), який створив різні конструкції багатофазних, головним чином двофазних, електродвигунів.
Вирішення проблеми передачі електроенергії на відстань, створення працездатних електричних двигунів, успіхи машинобудівної промисловості дозволили в кінці XIX ст. приступити до переведення міського транспорту на електротягу. У 1879 р. фірма-виготовлювач "Сименс і Гальське" на промисловій виставці в Берліні (мал.127) побудувала першу досвідчену електричну залізницю. Електроенергія для двигуна подавалась по третій рейці, а відводилася по їздовій рейці. Проте цей трамвай не був придатний в міських умовах.
Подальший розвиток міського господарства все більше і більше вимагав корінних змін в способах пересування в крупних містах. В результаті сталі поступово будуватися трамвайні лінії. У 1881 р. поблизу Берліна була пул^сла перша трамвайна лінія протяжністю близько 2,5 км. Вже в 1895 р. в найбільших містах Європи і США конки замінюються трамваєм. За 10 лот протяжність залізничної електромережі досягла 2260 км., з яких 1138 км. доводилося на Німеччину.
Одночасно співалося вивчення проблеми електрифікації залізничного транспорту. Починаючи з 1901 р. електрика використовується на приміських залізничних лініях Парижа. З кінця XIX ст. проводяться досліди електрифікації гірських ліній в США, в Італії і б Швейцарії.
3.3. Військові технології
Технічний переворот в промисловому виробництві дуже скоро був використаний для посилення військової потужності.
У першій половині XIX ст. у військовій техніці у зв'язку із загальним розвитком машинного виробництва з'являється цілий ряд технічних удосконалень, коронним чином тих, що змінили бойове оснащення, як армії, так і флоту найголовніших держав.
Найбільш важливі зміни відбулися вогнепальній зброї і артилерійських системах. Вирішальним моментом і цьому з'явилося широке розповсюдження рушниці - стрілецької зброї з гвинтовим нарізом в стовбурі. Наріз додавав обертальний рух кулі і забезпечував підвищення дальності і влучності стрілянини.
Паралельно з вдосконаленням рушниці йшло удосконалення і артилерійських систем. Тут також вирішальне значення зіграв перехід до нарізних знарядь. Технічні труднощі створення нарізних знарядь були успішно подолані лише в середині XIX ст. в результаті роботи італійського майстра Каваллі і шведського ученого Варендорфа. Спочатку гармати з нарізними стовбурами застосовувалися лише для оборони фортець, потім вони з'являються і в польовій артилерії. Вперше нарізні знаряддя з'явилися у французькій армії. Вони були з успіхом використані під час франко-італійської війни в 1859 р. У цьому ж році нарізні гармати були прийняті на озброєння в Англії, в 1860 г. - в Росії, в 1861 г. - в Пруссії.
Крупним нововведенням в області артилерії був винахід шрапнелі, названої так по імені англійського офіцера Шрапнеля. Шрапнель в 1803 р. висунув ідею створення розривної гранати, зарядженої нулями і забезпеченою дистанційною трубкою. Шрапнеллю є артилерійський снаряд картечної дії для ураження відкритих цілей.
У цей період на основі розвитку хімічної промисловості удосконалюються і бойові вибухові речовини. В результаті винаходу піроксиліну (Шенбейн, 1846 р) і нітрогліцерину (Собреро, 1847 р). а також робіт Н.І. Уїніна, Ст.Ф. Петрушевського, Л. Нобеля і інших в артилерії почали застосовуватися нові вибухові речовини, що підсилюють її бойову потужність.
З розвитком артилерії глибокі технічні зміни відбуваються і у військово-морському флоті. Ще в початку XIX ст. військові флоти всіх країн були сукупністю великих дерев'яних вітрильних судів, озброєних 70-130 гарматами, які розташовувалися в 2-3 яруси уподовж по обох бортах.
Переворот в артилерії, що відбувся з винаходом нарізного орудія, відбився і на техніці озброєння морських судів. Нарізні гармати відразу ж почали з великим ефектом застосовуватися у військово-морській справі.
Близько 1820 р. француз Пексан винайшов вибухаючу бомбу-гранату, що отримала швидке вельми велике розповсюдження у військово-морському флоті. Для захисту від далекобійної і могутньої нарізної артилерії була винайдена броня, дерев'яні кораблі почали обшивати залізними листами Ідея бронювання кораблів не раз висловлювалася суднобудівниками в різних країнах ще в 20-х роках XIX ст. Кримська війна, в ході якої російська артилерія завдавала нищівних ударів по дерев'яних кораблях англо-французьких союзників, а також знищення російськими кораблями турецького флоту в Сиіопе показали необхідність переходу до броньованих кораблів. Війна на морі в 1914-1918 рр. велася з такою ж інтенсивністю, як і на суші. Перед світовою війною основними типами військових кораблів були найбільші морські кораблі, спочатку броненосці, потім дредноути. Броненосці були основним класом військових кораблів кінця XIX ст. У 1906-1908 гг. вони були замінені ще могутнішим, військовим кораблем типу дредноут. Перший дредноут був побудований в Англії в 1906 р. Дредноут відрізнявся від броненосця головним чином потужністю озброєння і броні.
Військові кораблі перетворилися на цілі інженерні споруди: на них встановлювалися рухові механізми, крупні електроустановки, могутнє озброєння, радіостанції, складні прилади управління кораблем і бойовими засобами. Будівництво, управління і експлуатація військових кораблів вимагали точних наукових знань.
Під час війни був застосований абсолютно новий вигляд морської зброї - підводні човни. Підводні човни були одним з найголовніших досягнень військово-морської техніки почала XX ст. Підводний човен - бойовий військовий корабель, призначений для завдання прихованих торпедних ударів по кораблях і транспорті супротивника, а також для ведення розвідки і розстановки мін.
Човни, що застосовувалися під час першої світової війни, були ще вельми недосконалі. Одним з найголовніших їх недоліків була незначна швидкість і зануреному стані. Наздогнати швидкохідний корабель човен не мав можливості, вона могла тільки підкрадатися до судів, вартих па якорі або що поволі крейсує.
У створенні підводного флоту брали участь учені і інженери різних країн. Підводний човен - в повному розумінні слова інтернаціональний винахід. У Росії ідея підводного судна була висунута російським винахідником самоучкою Юхимом Никоновим, який в 1725 р. побудував першу.
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 близьку відстань. У 1861 р. французький інженер О. Ріц створив два підводні човни. У Германії, і Італії і Японії підводні експериментальні човни почали будувати в 90-х роках ХТХ ст. На початок XX л. всі найголовніші країни мали на озброєнні підводні човни.
Артилерія вже в кінці XIX ст. складала один з наймогутніших родів військ. Вона утілювала вогняну потужність армій. Її вогонь з другої половини XIX ст. став основним засобом в бою.
Особливо інтенсивне кількісне і якісне вдосконалення артилерії йшло під час першої світової війни 1914-1918гг. По час війни почалося масове виробництво знарядь найрізноманітніших систем, боєприпасів, приладів управління вогнем. З'явилося, безліч зразків легких польових гармат і гаубиць, важких польових знарядь. На початку війни почали широко застосовуватися абсолютно нові типи зброї: з'явилися станкові, а потім і ручні кулемети,, міномети, траншейні знаряддя. До кінця війни армії мали спеціалізовані артилерійські частини, протитанкову зенітну артилерію, артилерію супроводу піхоти і так далі Військова історія ще не знала такої різноманітності артилерійських знарядь, які були використані в роки першої світової війни
Частина батарей важкої артилерії, а також зенітні батареї були забезпечені тракторами. Парові трактори використовувалися для буксирування важких облогових знарядді. Гусеничний трактор був застосований у Війну 191-1-1918 рр. вперше і застосований для потреб артилерії. Трактори забезпечили перевезення важкого гарматного парку незалежно від стану дорогий. Переклад артилерії, особливо важких систем, на механічну тягу мали її тактичну рухливість і дозволив швидко здійснювати перекидання артилерійських частин на значних відстані. рушниці як зброї одиночного бійця, незважаючи те, що сама тактика за час війни зазнала великі зміни
до кінця війни явно зменшилося, в той же час надзвичайний підвищилася роль нової піхотної зброї - кулеметів.
Якщо порівняти вогняну потужність піхотних частин в різні військові періоди XIX і на початку XX ст., то отримаємо наступну картину. піхотний батальйон на початку XIX ст. робив всього 2 тис. пострілів в хвилину, батальйон за часів франко-пруської воїни (1870-1871 рр.) проводив вже 7 тис. пострілів, а батальйон напередодні першої світової війни - 15 тис. пострілів. Під час війни бойова потужність піхотної зброї продовжувала рости. І до кінця військовий піхотний батальйон робив до 22 тис. пострілів в хвилину.
У тісному зв'язку з розвитком артилерії знаходиться винахід нових вибухових речовин. Прагнення до подальшого підвищення баллістичних якостей артилерії і ручної вогнепальної зброї поставило перед військовою наукою і технікою завдання винаходу могутніших вибухових речовин, ніж димний порох.
У 70-х роках XIX ст. була винайдена скорострільна магазинна рушниця. Але її вигідні бойові якості втрачалися із-за застосування димного пороху: при частій стрілянині з магазинної рушниці дим не встигав розсіватися, тому стрілкам були погано видні цілі. Таким чином, практика військової справи поставила завдання відкриття малодимного або бездимного пороху. Незалежно від французів Д.І. Менделєєв в Росії відкрив секрет бездимного пороху. У 1891 р. було почато заводське виготовлення бездимного пороху по методу Менделєєва. У інших країнах - в Англії, США, Німеччині - на початок XX ст. також зуміли налагодити виробництво бездимного пороху. З його винаходом була дозволена проблема скорострільності з магазинних рушниць.
У 1854 р. російський хімік Н.Н. Зінін вперше запропонував застосувати нітрогліцерин як вибухову речовину. У 1863 р. артилерійський офіцер В.Ф. Петрушевський розробив спосіб приготування значних кількостей нітрогліцерину і спосіб його підривання. Робота над винаходом нової вибухової речовини 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 виходив найбільш могутній вибух нітрогліцерину. У 1888 р. він запропонував нітрогліцериновий порох - балліат. Його фабрики в Швеції, Франції, Німеччині і в інших країнах по виробництву нової вибухової речовини принесли Нобелю величезний стан. У війні 1914-1918 рр. було випробувано ще одне хімічне нововведенні - бойові отруйливі речовини. Газова боротьба - один з нового вигляду війни, породженого XX століттям. Першими застосували гази німці в 1915 р. До кінця війни в Германії близько 1/4 всіх бойових запасів для артилерії складали хімічні снаряди. Першими отруйливими речовинами були хлор, хлорпікрин, фосген, Іприт і деякі інші. Шкода, заподіяна газами, була величезна. По загальному газова воїна була однією з самих варварських форм війни. Вона була категорично заборонена міжнародним правом.
Напередодні воїни 1914 р., а також під час військових дій з'явились принципово нові бойові машини, зобов'язані своїм походженням двигуну внутрішнього згорання.
На початок війни 1914 р. авіація грала роль допоміжного розвідувального засобу, головним чином засоби глибокої розвідки. Бсе воюючі країни, разом узяті, мали напередодні війни близько 600 літаків до ладу і приблизно 1 тис. літаків в запасі. Під час війни з'явилися і абсолютно нові бойові машини - танки. Танк є повністю броньованою машиною з могутнім озброєнням, встановленим в башті, що обертається. Вогняна потужність танка забезпечується потужністю його озброєння. Він здатний пересуватися не тільки по дорогах, але і при повному бездоріжжі, а також долати природні і штучні перешкоди.
Ідея створення "сухопутного крейсера" висувалася ще в середині XIX ст. інженерами і технікою багатьох країн. Проте довгий час вона, вважалася за утопічну. Створення танка стало можливим лише тоді, коли накопичений достатній досвід застосування двигунів внутрішнього згорання і гусеничного ходу.
І лише в Англії ідея "сухопутного крейсера" зустріла у військових колах підтримку. У жовтні 1914 р. в англійське військове міністерство був представлений розроблений англійськими інженерами Тріттоном Вільсоном проект гусеничної броньованої машини. Перший англійський танк був фактично броньованим американським гусеничним трактором типу "Холт". У 1915 р. в Вперше танки були застосовані під час першої світової війни вбитві на р. Сомме 15 вересня 1916 р., із 32 машин, двинутих в атаку, безпосередньо в бою брали участь лише 18.
Найкрупнішою танковою битвою під час першої світової війни була битва при Амьене 8 серпня 1918 р. У нім брали участь 580 англійських і 90 французьких танків. У цьому бою танки вирішили|рішали| успіх бою. Німецькі війська зазнали поразки. Німецький генерал Людендорф назвав цей день "чорним днем німецької армії".
Підводячи підсумки досягненням військової техніки, можна сказати, що військова техніка періоду імперіалізму якісно відрізняється від військової техніки попереднього періоду. Вона носить па собі всі риси машинного капіталізму. У складі армій з'являються і небачених до того часу кількостях артилерійські знаряддя, нові засоби зв'язку, телефони і телеграфы, автомобілі. Нарешті, з'явилися абсолютно нові типи бойових засобів: авіація, танки, підводні човни. На полі бою, таким чином, почали діяти машини. Якщо першу світову війну ще не можна назвати в повному розумінні слова війною машин і моторів, то все ж таки вона близько наближається до пий. Застосування машин в цей період стало найголовнішою умовою ведення війни.
До початку першою світовою воїни світова капіталістична промисловість забезпечувала як армію, так і військово-морський флот самим різноманітний озброєному. Турбінні дредноути, крейсера і міноносці, підводні човни, далекобійна артилерія величезних калібрів, скорострільне піхотне озброєння і т.д. - ось чим характеризується військова техніка того часу. Перша світова війна привела до подальшого зростання виробництва озброєнь. Були розроблені принципово нові вибухові речовини, новий вигляд озброєнь. Виросла військова авіація, з'явилися танки, були застосовані бойові отруйні засоби і так далі.
Список літератури
1. Аптекарь М. Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. История инженерной 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: Естественная история машин. – М.: Знание, 1998. - 176 с.
4. Гудожник Г.С. Научно-технический прогресс: Сущность. Осовные тенденции. – 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 и материалы. Под. ред. Данилевского В.В. – Ленинград.: Ленинградское газетно-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 лет со 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-философские проблемы 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 європейській історичній науці наприкінці XIX – на початку XX ст. // Український історичний журнал. – 2005 № 5 – с.18-28.
17. Степин В.С., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки и техники. – 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.