Реферат на тему «Изобретение промышленных машин и создание парового двигателя»

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Создание паровой машины

2 Изобретение промышленных машин

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

«Простые орудия, накопление орудий, сложные орудия; приведение в действие сложного орудия одним двигателем — руками человека, приведение этих инструментов в действие силами природы; машина; система машин, имеющая один двигатель; система машин, имеющая автоматически действующий двигатель, — вот ход развития машин»[1] — данное выражение К.Маркса описывает как развитие человечества, так и развитие механизмов.

         Развитие общества, орудий труда и техники, естественно, тесно связаны между собой, таким образом, что изготовление приспособлений для труда, потом совершенствование технических механизмов стали являться отражением прогресса человечества. Этим и обусловлена актуальность выбранной темы

Цель работы – рассмотреть изобретения промышленных машин и создание парового двигателя.

         Задачами работы можно считать:

—        история развития паровых машин;

—        история изобретений, таких как машина Бэббиджа, прялка «Дженни» и многое другое.

1 Создание паровой машины

Изобретение парового двигателя, также можно сказать паровой машины стало поворотным моментом промышленной и всеобщей истории человечества. На рубеже XVII-XVIII веков появились предпосылки к замене маломощных и неэффективных живых «двигателей», ветряных мельниц и водяных колес на механизмы совершенно нового типа — паровые машины. Именно паровые двигатели сделали возможным свершение промышленной революции и достижение современного уровня развития техники.

Считается, что первую паровую машину изобрел шотландский механик Джеймс Уатт — ведь не зря же его именем названа международная единица мощности Ватт! Однако в действительности Уатт сделал массу усовершенствований и предложил новый тип двигателя, а история паровых машин берет свое начало гораздо раньше [1].

Использование пара для приведения в действие механизма впервые описано древнегреческим ученым Героном Александрийским, работавшим примерно в I веке н. э. Именно Героном был изобретен знаменитый Эолипил (или «шар Эола») — закрепленная на оси сфера с выходящими из нее форсунками.

Шар, наполненный водой, нагревался на огне, а выходящий из форсунок пар приводил сферу во вращение. Конечно, все это не более чем игрушка, но и она была забыта более чем на полтора тысячелетия. Впервые после Герона силу пара попытался использовать арабский инженер и философ Таги-аль-Диноме — в XVI веке им был создан прообраз паровой турбины, вращавший вертел [5].

Почти через век — в 1615 году — француз Соломон де Ко описывает устройство, которое с помощью пара может поднимать воду. А в 1629 году итальянец Джованни Бранка также создает машину, напоминающую турбину, — нагретый пар выходил из трубки и ударял в лопатки на колесе, тем самым заставляя это колесо вращаться.

Примерно в это же время испанский инженер Йеронимо Аянс де Бомонт создал паровую машину с цилиндром — этот механизм оказал некоторое влияние на развитие событий в области усовершенствования паровых машин [6].

А в 1663 году англичанин Эдвард Сомерсет описывает паровую машину для подъема воды из колодцев и шахт, а впоследствии получает и патент на это изобретение. Созданная Сомерсетом машина проработала некоторое время в одном из английских замков, но показала далеко не самые лучшие результаты.

Огромную роль в развитии паровых машин сыграли два человека: француз Дени Папен и англичанин Томас Сэйвери. Папен в середине 70-х годов XVII века изобрел цилиндр, в котором с помощью взрыва пороха создается вакуум, а потом (в 1680 году) приспособил этот цилиндр для работы от пара. Французский ученый к концу века приблизился к созданию промышленного образца паровой машины, но его опередил Сэйвери — в 1698 году англичанин получил патент на машину, а в 1702 году механизм его конструкции начали использовать для подъема и откачивания воды [2].

Однако эти паровые машины получили весьма ограниченное распространение — уж слишком несовершенны они были. Но если устройства Папена и Сэйвери мало применялись на практике, то почему эти люди сыграли важную роль в истории техники?

Все дело в том, что идеи этих инженеров-изобретателей легли в основу паровой машины, созданной в 1712 году англичанином Томасом Ньюкоменом. Изобретатель объединил машину конструкции Сэйвери с цилиндром системы Папена, в результате чего появился достаточно совершенный двигатель, работавший на пару.

Интересная деталь: управление машиной осуществлялось вручную — для этих целей нанимали специального человека, в задачи которого входило с определенной периодичностью открывать и закрывать клапаны.

Как гласит легенда, в 1713 году мальчик Хэмфри Поттер, работавший у одной из машин, придумал, как заставить клапаны работать самостоятельно. И только в 1715 году на паровых машинах системы Ньюкомена появилась полностью автоматическая система парораспределения. Здесь необходимо сделать два важных замечания.

Во-первых, все описанные выше паровые машины являются вакуумными (или атмосферными). В машинах этого типа пар использовался только для нагрева цилиндра, в котором двигался поршень. Принцип прост: пар поступает в цилиндр, нагревая его до высокой температуры, после чего на цилиндр выливается холодная вода [2]. Вследствие этого происходит резкое охлаждение, а в цилиндре образуется разрежение (вакуум), благодаря чему под действием атмосферного давления поршень входит вглубь цилиндра, совершая при этом работу.

Во-вторых, все эти машины применялись только для подъема и перемещения воды — изобретателям и в голову не приходило, что с помощью пара можно приводить в движение различные механизмы. Так что даже машину Ньюкомена нередко называют паровым насосом. Более полувека паровые машины Ньюкомена оставались единственными механизмами, пригодными для промьшшенного использования.

Лишь в начале 1760-х годов в этой области случились подвижки — Хэмфри Гэйнсборо создал усовершенствованную паровую машину, которая, однако, не получила заметного распространения. А совершить настоящую революцию в этой области было суждено шотландскому инженеру и изобретателю Джеймсу Уатту.

В 1765 году Уатт выдвинул идею о том, что не надо охлаждать цилиндр, а лучше использовать именно силу давления пара, а не вакуум. Уже в 1769 году он получил патент на это изобретение, однако сама машина новой конструкции была создана только в 1776 году — у Уатта в то время было туго с деньгами и ему просто-напросто не на что было реализовывать свои идеи.

Но самое главное изобретение Джеймса Уатта, сделавшее его знаменитым, появилось только в 1781 году: именно тогда инженер создал паровую машину, способную выполнять любую работу. Это стало возможным благодаря преобразованию возвратно-поступательного движения поршня во вращение маховика с помощью так называемого планетарного механизма [4].

А в 1784 году паровая машина Уатта приобрела окончательный вид — в ней появились более удобный и простой кривошипно-шатунный механизм, и множество мелких усовершенствований. Именно эта разработка и стала называться универсальной паровой машиной, и не зря: машина вскоре появилась на фабриках и заводах, а в начале ХIХ века двигатели системы Уатта были поставлены на первые паровоз и пароход.

Интересно, что действующая паровая машина (и даже не одна) была создана и в России — это всем известные машины Ивана Ползунова, построенные в период с 1763 по 1766 год. Первые двигатели Ползунова показывали хорошие результаты, и в 1764 году было начато строительство большой паровой машины для металлолитейного завода. Строительство закончилось в 1766 году, а пуск произведен уже после смерти изобретателя.

К сожалению, паровая машина Ползунова проработала всего 42 дня — после поломки она перестала использоваться, а через какое-то время была демонтирована. Как видно, история паровых машин не начинается с открытия Джеймса Уатта, однако именно этот изобретатель создал по-настоящему эффективную и удобную машину, оказавшую огромное влияние на развитие промышленности и техники. За эти заслуги в 1882 году именем Уатта стала называться единица мощности, известная нам как ватт [3].

2 Изобретение промышленных машин

В современное время невозможно представить свою жизнь без использования различной техники. История изобретения промышленных машин тесно связана с промышленной революцией. Промышленная революция — это временной промежуток, проходящий в 18 – 19 в. В этот этап развития человечества было создано множество механизмов, которые упростили жизнь людей, как в городе живущих, так и деревнях, и поселках. В 18-19 в. происходят огромные открытия.

Различные изобретения в области промышленности стали неотъемлемой частью данного времени. Умнейшие люди создали уникальнейшие товары и увеличили сферу услуг, которыми мы пользуемся сегодня. Вне зависимости от того, был ли изобретатель простым мечтателем-теоретиком или упорным создателем важных вещей — эта революция изменила жизни многих людей (включая нас). Рассмотрим некоторые промышленные изобретения.

Машина Бэббиджа. Многие слышали такую фразу: «отложите ваши калькуляторы на время экзамена». Она всегда будет вызывать беспокойство, но такие экзамены без калькуляторов наглядно демонстрируют, какой была жизнь Чарльза Бэббиджа. Английский изобретатель и математик родился в 1791 году, со временем его задачей стало изучение математических таблиц в поисках ошибок. Такие таблицы, как правило, использовались в астрономии, банковском деле и инженерии, и, поскольку создавались от руки, часто содержали ошибки. Бэббидж задумал создать калькулятор и в конечном итоге разработал несколько моделей [5].

Конечно, у Бэббиджа не могло быть современных компьютерных компонентов вроде транзисторов, поэтому его вычислительные машины были сугубо механическими. Они были удивительно большими, сложными и их было трудно построить (ни одна из машин Бэббиджа не появилась при его жизни). Например, разностная машина «номер один» могла решать полиномы, но ее конструкция состояла из 25 000 отдельных частей общим весом в 15 тонн. Разностная машина «номер два» была разработана в период с 1847 по 1849 год и была более элегантной, наряду с сопоставимой мощностью и в три раза меньшим весом.

Была и другая конструкция, благодаря которой Бэббидж получил звание отца современной вычислительной техники, по мнению некоторых людей. В 1834 году Бэббидж решил создать машину, которую можно было бы запрограммировать. Как и современные компьютеры, машина Бэббиджа могла хранить данные для последующего использования в других вычислениях и выполнять логические операции типа if-then. Бэббидж не особо занимался разработкой конструкции аналитической машины, как в случае с разностными машинами, но, чтобы представлять грандиозность первой, нужно знать, что она была настолько массивной, что ей нужен был паровой двигатель для работы [5].

Будь то носки или что-нибудь из модных предметов одежды, именно достижения текстильной промышленности в период промышленной революции сделали возможными эти вещи для масс.

Прялка «Дженни», или прядильная машина Харгривса, внесла большой вклад в развитие этого процесса. После того как сырье — хлопок или шерсть — собирается, из него нужно сделать пряжу, и зачастую эта работа весьма кропотлива для людей.

Джеймс Харгривс решил этот вопрос. Принимая вызов британского Королевского общества искусств, Харгривс разработал устройство, которое намного перевыполнило требования конкурса, чтобы оно сплетало не менее шести пряж одновременно. Харгривс построил машину, которая выдавала восемь потоков одновременно, что резко повышало эффективность этой деятельности [6].

Устройство состояло из прялки, которая контролировала поток материала. На одном конце устройства находился вращающийся материал, а на другом нити собирались в пряжу из-под ручного колеса.

Создать инфраструктуру для поддержки промышленной революции было не так легко. Спрос на металлы, в том числе железо, подстрекал промышленность придумывать более эффективные методы добычи и транспортировки сырья.

В течение нескольких десятилетий железодобывающие компании поставляли большое количество железа фабрикам и производственным компаниям. Для получения дешевого металла горнодобывающие компании поставляли больше чугуна, нежели кованого железа. Кроме того, люди стали использовать металлургию или просто исследовать физические свойства материалов в промышленных условиях [7].

Массовая добыча железа позволила механизировать другие изобретения промышленной революции. Без металлургической промышленности не развились бы железные дороги, паровозы, мог произойти застой в развитии транспорта и других отраслей.

В средневековой Европе изготовлением механизмов занимались мастера часовых дел и изготовители навигационных и научных инструментов. Детали часовых механизмов даже использовали при изготовлении первых прядильных станков. Многие детали изготавливали из дерева плотники, поскольку металл был дорог и труден в обработке.

С появлением все возрастающего спроса на металлические детали прядильных станков, паровых машин, а также сеялок и других механизмов введенных в употребление в британском сельском хозяйстве с начала XVIII в. [8], были изобретены токарные станки, а в первой половине XIX в. фрезерный и другие станки для металлообработки.

Среди других ремесел, требовавших высокоточной обработки металла, было изготовление замков. Одним из самых известных механиков, прославившихся в изготовлении замков, был Джозеф Брама. Его ученик Генри Модсли впоследствии работал для королевского флота и сооружал машины для производства шкивов и блоков. Это был один из первых примеров поточного производства со стандартизацией деталей [9].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Техника является предметом рассмотрения исторических и обществоведческих дисциплин как элемент производительных сил в системе общества, и предметом специальных технических дисциплин.

Техника направлена на то, чтобы в ходе преобразования всей трудовой деятельности человека преобразовать и самого человека. Ее смысл в освобождении человека от власти природы. Поэтому принцип техники – в целенаправленном манипулировании материалами и силами природы для реализации назначения человека.

Современный человек осознает, что полностью отдан во власть некого «зловещего» процесса и делает все, чтобы предотвратить надвигающееся бедствие. Реальность техники привела к невероятному перелому в истории человечества. Так как техника является только средством, все зависит от того, что из нее сделает человек, в какие условия он ее поставит. Весь вопрос в том, что за человек подчинит ее себе, каким проявит он себя с ее помощью.

Картина кризиса современного технического мира выявляет значимость проблемы понимания сущности техники. Существование техники раскрывается в системе ее социального функционирования и структурной организации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адамчик В.В. Всемирная история: от Древнего Вавилона до наших дней / В.В. Адамчик. — М.: Харвест, 2017. -960 с.
2. Бабайцев, А.В. История науки и техники: конспект лекций / А.В. Бабайцев. — РнД: Феникс, 2014. — 173 c.
3. Бабайцев, А.В. История науки и техники: Конспект лекций / А.В. Бабайцев, В.О. Моргачев, В.Д. Паршин. — Рн/Д: Феникс, 2013. — 173 c.
4. Васильев, Л.С. Всеобщая история. В 6-и т. Т. 3. От средних веков к новому времени (XVI — XVIII вв.): Учебное пособие / Л.С. Васильев. — М.: КДУ, 2016. — 606 c.
5. Васильев, Л.С. Всеобщая история. В 6-и т. Т. 4. Новое время (XIX в.): Учебное пособие / Л.С. Васильев. — М.: КДУ, 2016. — 680 c.
6. Горбунов А. П. История стран Западной Европы в 2 ч. Часть 1. Великобритания. Германия: учебник для академического бакалавриата / А. П. Горбунов [и др.] ; под общей редакцией А. П. Горбунова, В. П. Ермакова, С. И. Линца. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 356 с.
7. Новиков, С.В. Всеобщая история / С.В. Новиков, А.С. Маныкин, О.В. Дмитриева. — М.: АСТ, Слово, Полиграфиздат, 2017. — 640 c.
8. Поликарпов, В.С. История науки и техники: Учебное пособие / В.С. Поликарпов, Е.В. Поликарпова. — СПб.: Лань, 2019. — 272 c.
9. Сапожникова, Н. Д. (2014). История России с древнейших времен до наших дней : учебное пособие ; История России с древнейших времен до наших дней. Russia, Europe: Российский государственный профессионально-педагогический университет. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.FED21F74