«История инженерной деятельности тесно связана с историей цивилизации и закономерностями развития техники. Настоящее время можно выделить 5 этапов развития инженерной деятельности [1]: Первый (праинженерный) этап был ...»

ВВЕДЕНИЕ

История инженерной деятельности тесно связана с историей

цивилизации и закономерностями развития техники. Настоящее время можно

выделить 5 этапов развития инженерной деятельности [1]:

Первый (праинженерный) этап был этапом становления инженерной

деятельности в эпоху рабовладения, связанный, главным образом, со

строительством и архитектурой.

Второй (предынженерный) этап инженерной деятельности начался в

эпоху Возрождения и развивался в условиях феодализма и зарождения машинного производства. Основной сферой инженерной деятельности остается строительство, а также создание военных машин и фортификационных сооружений. Самым выдающимся инженером того времени был Леонардо да Винчи, художник, архитектор, механик, экспериментатор и изобретатель, гениальность которого была подкреплена широкими техническими знаниями. До этого времени инженер и архитектор практически не различались – это тот, кто руководит созданием сложных искусственных сооружений.

Третий этап становления инженерной деятельности имел место в эпоху промышленного переворота и распространения рабочих машин на базе парового двигателя.

Четвертый этап представлял собой развитие инженерной деятельности на основе системы машин и технических наук в условиях монополистического капитализма (империализма). В XIX в. с развитием науки и машинного производства появились социальные институты технических наук, и была научно обоснована техническая деятельность, которая с этого времени считается инженерной. Это событие стало ключевым для формирования понятия "инженер" в современном значении. С возникновением инженеров по профессии, как людей с научно-методической подготовкой и техническими навыками, реализуется идея единства науки и практических искусств, которая раньше рассматривалась лишь как идеал.

Пятый этап – формирование современного инженера в эпоху научнотехнической революции. В XX в. инженерия разделилась на множество отраслей и подотраслей: физическая (электрическая, механическая, радио и т.п.), химическая, биохимическая инженерия, информационная и вычислительная техника представляют собой лишь некоторые ее разделы. Но для них всех характерно одно: инженер – это не тот, кто делает искусственный объект, а тот, кто управляет процессами его создания, планирует или проектирует сложную техническую систему.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

С развитием массового машинного производства в науке формируется и особая сфера технических наук, специально ориентированных на решение инженерных задач в различных областях инженерной практики.

В настоящее время происходит дифференциация инженерной деятельности по отдельным узким направлениям и интеграция со смежными отраслями, которая, на пересечении полей деятельности, приводит к появлению качественно новых направлений инженерной сферы.

Зарождаются такие направления как «Мехатроника», «Бионика» и др.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

1. ПЕРВАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

Человек, пожалуй, на смог бы выжить без орудий труда. Он слишком тщедушен и слаб, чтобы бороться с силами природы только руками и зубами.

И с другой стороны, только благодаря тому, что эти примитивные человеческие существа научились пользоваться орудиями труда, и развился современный человек. При этом он в значительной степени утратил физическую силу и скорость передвижения, характерные для первобытного человека, с лихвой восполнив эти потери развитием мозга, рук и глаз, что позволило ему поставить себе на службу многочисленные орудия и машины и что сделало его властелином мира.

В древности, когда не было дорог и морских кораблей, многие народы жили изолированно. Первые изобретения появились около пяти тысяч лет до нашей эры. Изобретатели искали свои собственные решения, зачастую повторяя уже изобретенное, для строительства прочных жилищ, оружия для охоты и инструментов для обработки земли. Но некоторые изобретения стали лишь достоянием одного народа, а в других регионах их не знали (шелк и порох в Китае).

Основным материалом для изготовления различных инструментов были дерево и камень.

Изучение развития инженерной деятельности начнем с эпохи позднего палеолита (старый каменный век), то есть с подобных по внешнему виду нам людей, живущих охотой и сбором пищи.

Уже на этой стадии люди имели в своем распоряжении громадное количество разнообразных орудий труда- в начале примитивных, рис1.1. Чтобы получить более сложное орудие – топор или копье, каменный наконечник вставляли в заранее приготовленное древко, закрепляя его при помощи кожаных ремешков, рис.1.2.

Рис. 1.1. Первые каменные орудия труда

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Орудия труда первоначально представляли собой орудия охоты, которые одновременно являлись и оружием для защиты от диких зверей.

Такими первыми примитивными орудиями труда в первобытной общине были палица (дубина) (рис. 1.3) и копье - сначала палка с обожженным концом, а позднее с каменным наконечником.

На протяжении многих тысячелетий орудия труда совершенствовались:

появились каменный топор, пума, состоявшая из каменного шара, вшитого в кожу, и гибкой рукоятки, оплетенной ремнем, а также орудия для метания камней - праща и боласы. Основными видами производственной деятельности становились охота на крупного зверя и рыболовство.

На охоте вырабатывалось умение действовать организованной и сплоченной группой. Постепенно орудия охоты и рыболовства становились все более совершенными: были изобретены копьеметалки - метательные дощечки эскимосов и австралийцев, применялись гарпуны, охотничьи каменные ножи и каменные кинжалы. Способы охоты становились более многообразными: устраивались ловушки и западни, организовывались облавы; вырабатывались приемы массовой охоты.

Из твердых пород камня изготовлялись топоры, тесла, мотыги, серпы, лощила для шкур, песты, абразивы, зернотерки и краскотерки. Древние жители, судя по всему, прекрасно разбирались в каменном сырье, используя до двенадцати его видов, в том числе камни, принесенные издалека. Орудия изготовлялись из тщательно подобранных по форме и размеру заготовок путем обивки и пикетажа. На зернотерках делалась специальная насечка для повышения их рабочих свойств. Лезвия тесел, топоров и мотыг затачивались на тонкозернистых абразивах.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Существовали два типа орудий для деревообработки. Одни предназначались для рубки и обтесывания заготовок, другие - для продольного раскалывания древесины. Приспосабливаясь к переменам климата, человек переходной мезолитической эпохи (средний каменный век) пошел еще дальше в своем развитии, создав, в частности, разнообразный плотницкий инструмент, в том числе тесло, долото и стамеску. Тесла плоские, с широким лезвием, а топоры - колуны - массивные, клиновидной формы, с узким лезвием. Оба типа орудий крепились или в деревянных рукоятях или в роговых муфтах с помощью клиньев. Тогда же был создан и первый механизм плотника – смычковая дрель, в которой сверло приводилось в движение опоясывающей его тетивой, прикрепленной обоими Рис. 1.3. Первобытные орудия: а) палица; б) пума;

концами к некоторому подобию лука, которому придавалось возвратнопоступательное движение [2].

Появление шлифованного каменного топора дало возможность выделывать из цельного дерева лодки, а также вырубать бревна и вытесывать доски для постройки жилищ. Этими орудиями люди создавали такие важные средства передвижения как сани, долбленные челны и весла.

Лощила для выделки кож найдены одно и двуручные, в том числе миниатюрные изделия из галек диаметром 3 - 5 см. Часть лощил сделана из старых пестов для помола зерна округлой формы. Песты округлой формы использовались для грубого помола зерна, их диаметр 5 - 7 см, но встречались и более крупные экземпляры. Такую же округлую форму имеют

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

отбойники для изготовления орудий из кремня а также камня в технике точечного пикетажа.

Наибольшее количество каменных орудий составляли зернотерки и растиральники к ним (как правило, двуручные): это массивные плиты основания и более мелкие верхние камни.

Из кости изготовлялись различные шилья, проколки. Некоторые из этих изделий имеют четырехгранную форму. Из кости изготовлено небольшое орудие с отверстием в верхней части, служившее для плетения. Из зубов животных изготовлялись подвески. Из рога благородного оленя изготовлялись молотки, муфты для составных орудий, мотыги. Большая часть этих изделий была найдена в сильно поврежденном виде или в фрагментах.

Существовали глиняные цедилки, связанные с переработкой молочных продуктов. Цедилка была сделана из миски полусферической формы, в дне которой были отверстия диаметром 2 - 3 мм.

Далее были изобретены лук, стрелы, копьеметатель.

Рис. 1.4. Лук и стрелы: а) простой лук; б, в) сложные луки; г) стрела 1.1 Орудия охоты и защиты древнего человека Лук - первый механизм действующий по принципу накопления энергии (натягивание тетивы), которая концентрируется и освобождается в момент выстрела приводя в движение стрелу, рис.1.4. Современные ученые, основываясь на исследованиях, найденных при раскопках миниатюрных кремневых наконечников, микролитов, которыми были оснащены стрелы, относят появление лука к эпохе верхнего палеолита (около 30 тыс. лет тому назад). Первоначально лук использовали исключительно на охоте. Форма наконечников стрел претерпевало множество изменений. Конструкции

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

наконечников стрел различных стран мира приведены на рис. 1.5.

Копьеметатель – рычаг, удлиняющий руку для дальнего броска копья.

Исключительный интерес представляют материалы о луках и стрелах древних скифов (7 - 4 в. до н.э.). Скифы - народ воинов, которые в те давние времена вполне заслуженно пользовались репутацией лучших конных лучников древнего мира.

Рис. 1.5. Формы наконечников, применяемых в разных странах мира 3.1. Прямое оперение (индейцы Северной Америки).

Свистящий наконечник из рога (Монголия).

4.1. Задний наконечник с петлей на тетиве (Средний Восток).

V-образный наконечник для перерезания веревок (Япония).

5.1. Задний наконечник турецкой стрелы.

6. и 6.1. Острие и оперение современной охотничей стрелы.

7. и 7.1. Современная стрела для ловли рыбы.

Специальный наконечник "Иуда" с рикошетной пружиной.

8.1. Оперение "фру-фру" для уменьшения траектории полета стрел.

Плоский наконечник из проволоки для охоты на мелкую дичь.

9.1. Вариант оперения для стрельбы через редут.

Аэродинамическое острие для стрельбы на дальность.

Наступление эпохи металла было чрезвычайно важным моментом в истории развития человечества. Именно в это время появилось (и почти повсеместно распространилось) новое мощное наступательное оружие ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

сложный лук, который изготавливали из различных пород дерева, рога, кости, сухожилий и клея, сваренного из костей животных. Натяжение тетивы в таких луках было очень сильным. Для этого требовалось приложить значительные усилия. По сравнению с первыми примитивными луками, стрелы, выпущенные из сложных луков, имели большую дальность полета около 250 м (даже в средневековой Англии большинство луков не отличались подобной дальнобойностью). Поэтому лучник, вооруженный сложным луком и стрелами с металлическим наконечником, на Ближнем востоке, например, считался основным пешим воином.

Постепенно лук и стрелы «потеснили» привычные для войск Древнего Востока копья. Это четко просматривается на примере армий могучей Ассирии. Хорошо сохранившиеся многочисленные барельефы, которыми украшали стены дворцов ассирийских царей, являются неиссякаемым источником для изучения военного дела в странах Ближнего Востока.

В эпоху Великого переселения народов (раннего средневековья) луки и стрелы все еще оставались одним из основных видов вооружений. В битвах кочевников именно они наряду с мечами и саблями нередко решали исход сражения. А в Древней Руси лук и стрелы оставались основным видом дистанционного оружия вплоть до появления огнестрельного оружия, с которым немного позднее «мирно» сосуществовали, а иногда даже превосходили последнее по мощи и точности стрельбы. В российской регулярной армии лук и стрелы упразднил Петр I [3].

1.2 Земледелие и скотоводство Развитие охоты способствовало приручению животных (в том числе и собак, как помощника человека) и возникновению первобытного скотоводства, поставившего во главе хозяйственной деятельности мужчину.

В результате этого начинает разлагаться родовая община и возникает патриархальная семья. Постепенно сбор дикорастущих злаковых растений начинает занимать, если не ведущее, то значительное место в хозяйстве первобытных племен. Одновременно начинает складываться примитивное земледелие с обработкой земли мотыгой и возделыванием ячменя и пшеницы [3].

Технический переворот, происходивший в период мезолита (средний каменный век - переходной период от палеолита к неолиту, около 10 тыс. - тыс. лет до н.э.) и в начале неолита (новый каменный век - исторический период развития людей, около 5 тыс. - 3 тыс. лет до н. э.) создал необходимые экономические предпосылки для перехода от первой фазы первобытнообщинного способа производства, когда безраздельно

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

господствовали уравнительные отношения, заключающиеся в том, что весь добытый продукт и все орудия труда являлись собственностью коллектива, ко второй фазе.

Широкое использование орудий труда привело к значительному росту производительности труда и вызвало противоречие между достигнутым уровнем производительных сил и уравнительным способом распределения.

Это противоречие было разрешено в результате так называемой «неолитической революции». Это была первая производственная революция. Сущность ее составляет переход от присваивающей экономики к производящей, от охоты к земледелию и скотоводству.

Во второй фазе развития первобытнообщинного способа производства господствующим становится трудовой способ распределения, при котором орудия труда распределяются индивидуально, а часть добываемого человеком продукта переходит в его более или менее полную собственность.

Существуют различные точки зрения по поводу происхождения земледелия и скотоводства. Одни исследователи считают, что скотоводство возникло среди охотничьих племен, а земледелие - среди племен, занимавшихся главным образом сбором съедобных растений. Другие ученые утверждают, что скотоводство возникло лишь тогда, когда развившееся земледелие создало предпосылки (запас корма) для разведения животных.

Последние данные археологии свидетельствуют о том, что предпосылки для перехода к земледелию и к скотоводству начали складываться в период мезолита среди племен, занимавшихся одновременно охотой, рыболовством и собирательством.

Технические условия, позволявшие перейти от присваивающей формы хозяйства к производящей, возникли почти повсеместно, но осуществился этот переход в различные периоды времени из-за неравномерности исторического развития.

Переход к земледелию и скотоводству заложил подлинное начало истории человеческого общества. Впервые земледелие появилось в Иерихоне и Ярме (современные территории Иордании и Северо-восточного Ирака), и далее постепенно распространилось на Ближний Восток. Самые ранние находки – остатки фиговых садов (9400 лет до н.э.). Это свидетельствует о том, что человек перешел от охоты к земледелию. Примерно 1000 лет спустя (8400 лет до н.э.) появилось огородничество (найдены посадки овощей, пшеницы и ячменя).

На юго-западе Средней Азии (в предгорьях Копет-Дага в Туркмении) найдены поселения ранних земледельцев, по своему характеру напоминающие раннеземледельческие поселения Ближнего Востока. ОседлоЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

земледельческая культура в Туркмении, датирующаяся VI — V тыс. до н. э., получила название джейтунской. В северных районах Средней Азии, отделенных от южных земледельческих поселений Туркмении пустыней, а также на территории современного Казахстана признаки раннеземледельческих хозяйств появляются в IV тыс. до н. э.

В Закавказье древнейшие земледельческие поселения (Тому-Тепе, Шулавери) датируются V — IV тыс. до н. э. К северу от Кавказского хребта обитали преимущественно скотоводческие племена (Ш тыс. до н. э.).

Скотоводческие племена известны в Северном Причерноморье в VII — VI тыс. до н. э., в Молдавии в VI тыс. до н. э. Земледельческие поселения, относящиеся к так называемой Трипольской культуре, открыты на правобережье Украины и датируются IV — III тыс. до н. э.

Племена, жившие в северо-восточных районах территории Республики Беларусь, России, вели охотничий образ жизни. Им были уже известны полированные орудия труда, глиняная посуда, которые можно отнести к эпохе неолита. Вместе с тем, на этой территории не были найдены микролиты, которые являлись составной частью составных орудий. В то же время распространение получили бороздовые орудия Одновременно со сбором злаковых растений происходил и процесс одомашнивания животных. Первым домашним животным (исключая собаку), согласно последним данным, были козы. Почти одновременно одомашнивались овцы. Скотоводство способствовало выделению пастушеских племен, которые не только производили больше продуктов, чем охотники, но и могли накапливать их. Это привело к возможности регулярного обмена.

1.3 Древнейшие жилища Жилище – это любой дом или строение, где живут люди - поодиночке, семьями или по нескольку семей сразу.

Люди строят жилища уже 50 тыс. лет. В глубокой древности это были пещеры, простые шалаши и шатры из веток, шкур животных или дерна.

Когда же люди начали возделывать землю и перешли к оседлой жизни, они стали возводить более основательные дома.

Пещерными людьми часто называют наших предков – мастеров по изготовлению каменных изделий. Это вводит в заблуждение: будто бы в ту эпоху «квартирный вопрос» решен был с помощью пещер и люди жили тогда исключительно в подземельях.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Бесспорно, пещеры как жилплощадь использовались часто. Но люди селились в них, как правило, недалеко от входа, а то вовсе располагались снаружи пещеры под скальным навесом, закрытым со всех сторон звериными шкурами.

Рис.1.6 – Пещерный город Эски-Кермен Глубины же пещер служили, очевидно, лишь как «общественные помещения». Здесь для решения важных вопросов собирались авторитетные представители рода. Здесь же совершались и магические обряды. Именно в глубине пещер стены обычно разрисованы «колдовской» живописью. Тут же помещались и сложенные из камней «алтари» с черепами медведей, культ которых был широко распространен в конце палеолита.

Наиболее древнее из жилищ (жилищем, впрочем, его не назовешь – лучше сказать стойбище) – это ветровой заслон. Его строят из веток, сучьев, коры, возводят из них полукруглую или прямую стенку с наклоном в безветренную сторону. Полученный каркас переплетают ветками кустарников, конопатят листьями, мхом, травой. Это уже хорошее укрытие

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

от ветра и дождя. Ветровые заслоны сооружали многие первобытные племена: аборигены Австралии, бушмены, тасманийцы и индейские племена.

Ветровые заслоны строили и люди каменного века (в некоторых местах найдены остатки таких заслонов).

Следующий образец допотопной архитектуры – шалаши. Они, можно сказать, естественным путем возникают из ветровых заслонов, если построить их так: один против другого с наклоном в разные сторона и так близко, чтобы верхние концы заслонов смыкались. Брошенные поверх них тростник или трава была первой крышей, построенной человеком.

Из полукруглых заслонов получались круглые хижины, из прямых – прямоугольные дома.

Во многих местах Западной Европы и на территории бывшего СССР найдены остатки жилищ людей каменного века: от простых землянок до больших домов, похожих на общинные поселения папуасов в Новой Гвинее.

В таком грандиозном сооружении (до 100 метров в длину) жила вся деревня (до 100 человек).

Дома с опорными столбами для стен и крыш появляются впервые в верхнем палеолите: 35 – 10 тысяч лет назад. В ту пору многие жилища строились из костей мамонта. Пример тому – круглая хижина площадью квадратных метров, обнаруженная при раскопках близ села Костенки на правом берегу Дона, к югу от Воронежа. Здесь откопали более 20 жилищ.

Некоторые из них - длиной до 35, а шириной – до 15 метров.

Знаменитые свайные постройки – более поздняя архитектура каменного века. Они возникли в неолитическое время (7 – 5 тысяч лет назад).

У берегов морских заливов, озер, рек, на болотах сооружались тогда обширные поселения, в которых все дома строились на высоких столбах.

В Европе пещеры еще продолжали служить временным убежищем для охотников и погорельцев, свайные поселения разрастались в большие деревни. При их застройке отмечаются элементы примитивной планировки.

В хорошо сохранившихся домах на сваях можно еще увидеть на прочных полах украшавшие их инкрустации: узоры из березовой коры. Сохранились даже обрывки плетеных циновок. Уже тогда человек хотел жить с комфортом. В досвайных домах верхнего палеолита остались следы разводимых в них костров, а точнее сказать – очагов.

Кончился неолит. Наступила эпоха меди-бронзы, а дома на сваях еще строились в некоторых местах - например, в Архангельской области на берегах озера Лача. В долине Дуная (на Балканском полуострове) и в

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Северной Италии свайные деревни сохранились до античного времени. И сейчас еще можно их увидеть в разных странах тропического пояса [3].

1.4 Обособление ремесла от земледелия Специализация ремесел показала, что производительность труда зависит не только от виртуозности работника, но также и от совершенства его орудий. Возникла дифференциация инструментов. Так, в руках кузнеца появились, например, три разновидности молота: кувалда, ручник и молоточек для чеканки.

Если раньше ремесло было подсобным занятием земледельца и скотовода, то при рабовладельческом строе гончарное и ткацкое дело, обработка металла, горное дело и другие ремесла стали основным занятием определенной группы людей.

Большую роль в выделении ремесла сыграло гончарное дело, развитие которого было связано с изобретением гончарного круга.

1.5 Изобретение гончарного круга Пластические свойства глины были известны человеку уже в глубокой древности. Она легко мялась и под умелыми руками быстро принимала такую форму, которую было очень трудно или даже невозможно придать другим известным материалам. Тогда же было обнаружено, что глиняные изделия после обжига их в огне удивительным образом меняют свои свойства - обретают твердость камня, водонепроницаемость и огнестойкость.

Все это сделало глину наиболее удобным сырьем для изготовления посуды и кухонной утвари.

Как и все ремесла, техника керамики прошла долгий и сложный путь.

Тысячелетия ушли на изучение достоинств и недостатков разнообразных глин. Из множества их видов древние мастера научились выбирать те, которые отличались наибольшей пластичностью, связанностью и влагоемкостью. В глиняную массу стали примешивать добавки, улучшающие качество изделий (например, крупный или мелкий песок). Одновременно древние гончары осваивали различные способы лепки.

Важным шагом в развитии гончарного производства стало освоение приема вращения. В этом случае мастер прилеплял к готовому днищу кусочек глины и, вращая днище одной рукой, другой обводил кусочком по спирали, постепенно вылепляя грани горшка. При этом способе изделие выходило более ровным. Позже для удобства работы под заготовку стали

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

подкладывать деревянный диск. Потом пришли к мысли, что процесс лепки значительно упростится, если заставить этот диск вращаться вместе с заготовкой - так был изобретен простейший гончарный круг (изобретение древних ремесленников - гончаров), рис1.7.

Первоначально гончарный круг представлял собой диск, углубленный посередине примерно на половину своей толщины. Своим углублением диск насаживался на выступавший и несколько закругленный конец деревянного стержня, плотно укреплявшегося в земле. Для того чтобы стержень не шатался и удерживал вертикальное положение, между ним и кругом помещали неподвижную деревянную доску с отверстием посередине.

Получалось хорошо прилаженное устройство. Одной рукой мастер приводил круг в плавное равномерное вращение, а другой начинал лепку. Это несложное приспособление произвело настоящий переворот в гончарном деле, подняв его до уровня искусства. Благодаря нему работа заметно ускорилась и улучшилась. При вращении изделия выходили более плотными и однородными. Их форма получалась правильной и изящной. А главное, гончару удобней лепить на гончарном круге, он мог теперь наготовить сразу много глиняных кувшинов и мисок - не только для себя, и своей семьи, но и на продажу.

Новым шагом на пути совершенствования гончарного искусства стало изобретение ножного круга, который вошел в употребление во 2 тыс. до н.э.

Главные его преимущества заключались в том, что он позволил в несколько раз увеличить скорость вращения и освободил мастеру для работы обе руки.

Усевшись рядом с кругом, гончар опирался ногой в нижний круг и приводил его в плавное движение. Благодаря тому, что нижнее колесо было тяжелее и больше диаметром, чем рабочее верхнее, оно исполняло роль маховика: сохраняло вращение некоторое время и после того, как нога с него была снята.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Одновременно с усовершенствованием гончарного круга шло усложнение техники обжига глины. В древности обжиг производился прямо на открытом огне при температуре в 300-400 градусов. Позже его стали производить в специальных печах.

1.6 Зарождение металлургии В 3 тыс. до н.э. люди начали широко применять в своей хозяйственной деятельности металлы.

Металлы появились у человека не вдруг, не в результате какого-то революционного скачка в развитии общества – они постепенно входили в его жизнь в течение некоторого переходного периода между каменным веком и веком металлов.

Нельзя точно установить, когда люди начали добывать и обрабатывать металлы. Можно лишь предположить, что первыми привлекли внимание людей те металлы, которые встречаются в природе в чистом, самородном виде. И, прежде всего, должны были обратить внимание людей своим блеском золотые самородки.

Самые древние золотые вещи, найденные археологами в Египте, были изготовлены более 8 тыс. лет назад. Уходит в глубокое прошлое также использование самородного серебра, меди и метеоритного железа. Скорее всего, человек поначалу принимал эти самородки за мягкий камень и пытался обрабатывать уже известным способом обивки, постигая тем самым процесс ковки.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

1.6.1 Обработка меди Около 4000 лет до нашей эры египтяне научились обрабатывать медь, которая была первым металлом, получившим широкое распространение.

Постоянно разыскивая необходимые им камни, наши предки уже в древности обратили внимание на красновато-зеленые или зеленовато-серые куски самородной меди. В обрывах берегов и скал им попадались медный колчедан, медный блеск и красная медная руда (куприт). Поначалу люди использовали их как обыкновенные камни и обрабатывали соответствующим способом. Вскоре они открыли, что при обработке меди ударами каменного молотка ее твердость значительно возрастает, и она делается пригодной для изготовления инструментов.

Сначала люди только ковали самородки меди каменными молотками, плющили её. Но медь редко попадалась в виде самородков; обыкновенно она смешана в руде с другими горными породами. Нужно большое умение, чтобы различить необходимую руду, выплавить медь из смеси и придать ей разные формы; для этого необходимо было применять огонь.

Золото и серебро встречаются слишком редко, поэтому они не получили широкого применения для создания орудий труда и оружия. Медь была одним из первых металлов (наряду с золотом и серебром), которые стал употреблять человек.

1.6.2 Зачатки металлургии Было сделано важное открытие - кусок самородной меди или поверхностной породы, содержавшей металл, попадая в огонь костра, обнаруживал новые, не свойственные камню особенности: от сильного нагрева металл расплавлялся и, остывая, приобретал новую форму. Если форму делали искусственно, то получалось необходимое человеку изделие.

Рис. 1.7. Бычок. III тысячелетие до нашей эры

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

2. Расплавленную медь можно выливать в сосуд определенной формы, а после затвердевания, медь сохраняет форму сосуда (так был изобретен литейный процесс).

Рис.1.10 – Медные орудия труда Выплавка металлов из руд была важным шагом, потому что природные запасы самородных металлов незначительны и их использование не могло иметь существенного значения для жизни людей. Более того, без открытия литья наиболее ценное свойство меди (сохранение приданной формы после остывания) оставалось бы неиспользованным [3].

Первые медные изделия появились в Месопотамии в четвертом тысячелетии до н.э. Первый найденный медный топор, отлитый в открытую форму, датируется этим же периодом. Но только в середине 3-го тысячелетия до н.э. медь в Египте стали получать из руды, добытой шахтным образом.

Однако, медь обладает существенным недостатком - она слишком мягка;

медное остриё или лезвие скоро загибается и тупеет.

1.6.3 Выплавка бронзы На открытие бронзы людей должна была натолкнуть случайность, неизбежная при массовом производстве меди. Некоторые сорта медных руд содержат незначительную (до 2%) примесь олова. Выплавляя такую руду, мастера заметили, что медь, полученная из нее, намного тверже обычной.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Оловянная руда могла попасть в медеплавильные печи и по другой причине. Как бы то ни было, наблюдения за свойствами руд привели к пониманию значения олова, которое и стали добавлять к меди, образуя искусственный сплав - бронзу.

Медь, при нагревании с оловом, плавилась лучше и легче подвергалась отливке, так как становилась более текучей. Бронзовые инструменты были тверже медных, хорошо и легко затачивались.

Поэтому, начиная с конца III тысячелетия до нашей эры, к меди для твёрдости стали добавлять олово в соотношении примерно 1:8, иногда также свинец, цинк, сурьму, мышьяк. Этот сплав назвали бронзой. Для приготовления бронзовых изделий надо было либо сделать форму из камня и глины и вливать в неё расплавленный металл или бить горячие мягкие полосы молотом и придавать им вид лезвий, гвоздей, остроконечных палочек и т.д. Период преимущественного использования человеком бронзовых орудий назвали «бронзовым веком».

В древности бронзы представляли собой сложные сплавы на основе меди с добавками олова (5-7 %), цинка (3-5 %), сурьмы и свинца(1-3%) с примесями мышьяка, серы, серебра (десятые доли процента).

Зарождение выплавки бронзы и получения из нее литых изделий (оружия, украшения, посуды и др.) в разных регионах относится к 3 - тысячелетию до н. э.

Рис.1.11 – Плавка и разливка бронзы Бронзовые орудия по своим рабочим качествам превосходят медные:

они тверже, острее, а литье их легче, потому что бронза плавится при более низкой температуре, чем медь. В то же время бронза была еще менее доступна, нежели медь, так как олово встречается в природе особенно редко.

Выплавка меди, а вскоре за этим и бронзы началась в разных странах не одновременно. Бронза могла распространяться вначале там, где имелись залежи медных и оловянных руд. В древности эти руды были известны в Иране (Хорасан), Малой Азии, северо-западной Аравии. В странах Передней

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Азии и в Индии бронза стала широко применяться за 3 тысячи лет до нашей эры (за 5 тысяч лет до нашего времени). В Египте, на западе Малой Азии, на острове Крит и в Китае распространение бронзы наступило на тысячу лет позднее. Народы Европы познакомились с этим сплавом в начале второго тысячелетия до нашей эры, т. е. за 4 тысячи лет до нашего времени [3].

Совершенно независимо от этих стран медь и бронза распространялись с последней четверти третьего тысячелетия до нашей эры в причерноморских степях, а также в Закавказье.

Однако, бронза не могла приобрести такого широкого распространения, чтобы полностью вытеснить каменные орудия, потому что для получения ее нужно было иметь оловянную руду, довольно редко встречающуюся в природе.

По-видимому, почти одновременно была освоена плавка самородных серебра, золота и их сплавов. На территории, где жили восточные славяне, развитое литейное ремесло появилось в первых веках н. э. Основными способами получения отливок из бронзы и сплавов серебра и золота были литье в каменные формы и литье по воску, рис.1.12.

ис.1.12 – Литье в каменные формы Металлургия бронзы позволила в несколько раз повысить производительность труда во всех отраслях человеческой деятельности.

Само производство инструментов намного упростилось. Сначала отливку производили в от0крытых глиняных или песчаных формах, представлявших собой просто углубление. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, которые можно было использовать многократно.

Каменные формы делали из мягких пород известняка, в которых вырезали рабочую полость. Обычно каменные формы заливали так, что одна сторона изделия, образуемая открытой поверхностью расплава, оказывалась плоской. Однако большим недостатком открытых форм было то, что в них

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

получались только плоские изделия. Для отливки изделий сложной формы они не годились.

Выход был найден, когда изобрели закрытые разъемные формы. Перед литьем две половинки формы крепко соединялись между собой. Затем через отверстие заливалась расплавленная бронза. Когда металл остывал и затвердевал, форму разбирали и получали готовое изделие. Такой способ позволял отливать изделия сложной формы, но он не годился для фигурного литья [3].

Но и это затруднение было преодолено, когда изобрели закрытую неразъемную форму. При этом способе литья сначала лепилась из воска точная модель будущего изделия. Затем ее обмазывали глиной и обжигали в печи. Воск плавился и испарялся, а глина принимала точный слепок модели.

В образовавшуюся таким образом пустоту заливали бронзу. Когда она остывала, форму разбивали.

1.6.4 Использование бронзовых орудий Постепенно были открыты новые технические приемы работы с металлами, такие как волочение, клепка, пайка и сварка, рис.1.13-1.14, дополнявшие уже известные ковку и литье. Таким образом, вошли в употребление приемы холодной обработки металла или примитивной ковки.

Рис.1.13 –Примеры соединения клепкой Рис.1.14 –Примеры соединения сваркой

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Используя бронзовые орудия и инструменты, люди строили деревянные дома, с большим искусством обрабатывали камень, дерево, кость и рог. Они делали зеркала, булавки, различные золотые и серебряные украшения, бронзовые мотыги, серпы, оружие, предметы домашнего обихода.

При литье используются тигель для плавки металла и формы для придания заготовке нужной конфигурации. После отливки заготовку подвергали различным операциям - ковка, опиловка, заточка на камне и т. д.

Воздуходувный мех был изобретен лишь к третьему тысячелетию до н.э., а до тех пор литейщики подавали воздух в печь силой своих легких, через специальные трубки.

Таким образом, необходимость многих принадлежностей для выплавки меди и последующего изготовления из нее различных предметов стимулировало изобретательство.

1.7 Улучшение способов передвижения Расширение торговли и военные походы стимулировали развитие способов передвижения. Строились дороги, сооружались мосты.

Наибольшим достижением стало создание колесной повозки, которая впервые стала использоваться с IV тысячелетия до н. э. в МохеджоДаро (Индия). Изобретение колеса в корне изменило способы передвижения по суше. Этому способствовал переход к скотоводству и земледелию, когда систематические передвижения стали необходимыми для смены пастбищ, а домашний инвентарь уже был сложнее, возникла необходимость изменить примитивный волок на колесную тележку [1].

Сначала колесо неподвижно закреплялось на подвижной оси, а затем изобрели (ІІ тысячелетие до н. э.) колесо со ступицей, что давало значительные преимущества. Для уменьшения веса тележки вместо сплошных деревянных колес стали изготовлять колеса со спицами, позже появились металлические оси и колеса. Общий вид деревянных колес того времени и древняя египетская колесница с металлическими колесами со спицами изображены на рис. 1.15.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Рис.1.15 – Колеса деревянные (сплошное и с прорезями) и египетская колесница Еще в древности человек использовал водные пути рек и морское пространство для передвижения. Особенное развитие морское дело приобрело в рабовладельческом обществе. Вначале мореплавание было каботажным. В 325 – 320 г. до н. э. греком Питием (из Миссими) было совершено путешествие на север с целью приобретения олова и янтаря. Он прошел Геркулесовы столбы (Гибралтар), достиг Британии, обогнул ее, приблизился к устью Эльбы и исследовал берега Норвегии вплоть до Полярного круга. Значительно улучшаются пристани, гавани, появляются маяки, например в Александрии [1]. Большие изменения произошли в морском флоте. Основным типом греческого боевого корабля являлась триера (рис. 1.16).

Корабль имел надводный медный таран. Численность экипажа достигала 150-200 чел. Желая увеличить быстроходность кораблей, греки, а

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

затем и римляне, стали сооружать суда с 4 этажами гребцов (тетреры), этажами (пентеры) и даже с 8 этажами (октеры).

1.8 Зарождение систематизации знаний Во время расцвета Римской империи изобретательство затормозилось.

Римляне предприняли, например, ряд попыток по усовершенствованию конной упряжи, но до конца не довели. Единственное существенное изобретение римлян - бетон и его технология использования в военном и гражданском строительстве.

Это, отнюдь, не свидетельствует об отсутствии талантов, а объясняется следующими причинами:

1. Наличие рабов, которые выполняли тяжелую работу.

2. Не престижность изобретательства. Грамотные слои населения (патриции) считали ниже своего достоинства заниматься ремесленничеством.

В почете была философия и литература.

Однако, империя сыграла в развитии Европы важную роль по распространению уже имеющихся изобретений и знаний. Объединенные едиными границами многие народы имели больше возможностей для этого.

С началом упадка Римской империи, когда остро чувствовалась нехватка рабочих рук (перестали захватывать рабов) возникла необходимость применять машины на трудоемких работах.

Изобретательство, в этот период, получило новый толчок. В 370 г. до н.э. неизвестный изобретатель предложил использовать на галерах вместо гребцов гребные колеса, приводимые в движение волами. Это не распространилось дальше рукописи, но это уже свидетельствует о поисках новых технических решений.

В разных частях империи (четвертый - пятый век) стали все шире внедряться водяные мельницы. (Решение извечной проблемы поиска новых энергоносителей).

В 700 г. до н.э. произошло нововведение, которое довольно существенно повлияло на развитие торговли и, как следствие, на изобретательство - применение Денег. Одни из первых денег (монеты) изготовил царь Лидии (Турция) Гиг (700 г, до н. э. ) из электра (природный сплав золота и серебра). На монетах изображался герб царя – лев.

1.8.1 Великие изобретатели древности Архимед (287 - 212 г. до н.э.) - один из величайших математиков.

Разработав теорию Рычага, он фактически положил начало Теоретической механике (в античные времена эта наука не принесла практической пользы.

Архимед опередил свое время. К этой теории вернулись в конце средневековья).

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Но многие свои изобретения Архимед внедрил еще при жизни. К примеру, винтовой насос, который носит его имя, начал применяться в ирригации в этот период, рис.1.17. При обороне города Сиракузы Архимед создал систему из рычагов и скрученных веревок, которая позволяла метать камни весом до 30 кг на расстояние \80 м.

Атакующие римляне в страхе разбегались увидев на стенах обороняющихся замысловатые машины, ожидая от Архимеда очередных неожиданностей.

Рис.1.17 – Архимед из Сиракуз и его некоторые изобретения В дальнейшем, Фило из Византии (180 г. до н.э.) и Ктесибий (О г. до н.э.) пытались усовершенствовать подобную артиллерию применением бронзовых пружин, но технические возможности того времени на позволили осуществить этот замысел. Ктесибию же принадлежит изобретение нагнетательного насоса. Греки и римляне использовали его главным образом для водоснабжения, в пожарных машинах и для привода гидравлических устройств.

Герон из Александрии. Основное занятие - землемер. (умер за 70 лет до н.э. Грек) Наиболее полезные изобретения:

1. Прибор, предшествующий теодолиту.

2. Прибор для определения пройденного расстояния путем механического подсчета числа оборотов вращающегося колеса. (Принцип современного счетчика автомобиля). В этом его изобретении уже используется Зубчатая передача. В своих трактатах Герон описал насосы, пожарную помпу и пожарную машину, а также приспособление для автоматической регулировки фитиля и уровня масла в лампах.

Кроме этого, Герон сделал много изобретений, которые не нашли широкого применения в то время, но принципы, заложенные в них, использовались значительно позже Главная из них - простейшая Паровая турбина, рис.1.18. Это первая попытка использовать пар как новый источник энергии, который в дальнейшем получил распространение.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Большой интерес представляет и изобретенная Героном Ветряная мельница. Его изобретательство использовалось и религиозными деятелями для внушения благоговейного страха верующим. К примеру, по заказу служителей культа Герон изготовил автоматический прибор, дающий при опускании монет в "священную" воду, рис.1.18, кукольный театр, где опускающиеся грузы заставляют двигаться куклы; механизм, рис.1.9, с помощью которого зажженный на алтаре огонь открывает двери храма и т.п.

Хитроумные конструкции всех этих "машин" повлияли на последующее развитие технически сложных механических устройств, в частности на часовое производство, развитие зубчатых передач и т. п.

Несомненно, они заняли свое место и в истории автоматики.

Рис.1.18 – Герон и его хитроумные изобретения: паровая машина, автомат для воды Древнеримские инженеры прославились строительством Колизея, терм, водопроводов, дорог и т. п. Ко времени заката империи в Риме было сооружено 9 больших каменных мостов. К Риму вели 28 больших мощеных военных дорог. 11 водопроводов Рима ежедневно поставляли в город тыс. м3 воды. Благодаря применению двуручных воздуходувных мехов и введению плавильных печей римляне повысили качество стали.

Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что ни в одной из этих областей технического творчества римские инженеры не получили новых теоретических результатов. Они узаконили технические нормы в строительстве зданий, но не создали ничего нового в методах расчета нагрузки балок и т. п. Все научные основания технической деятельности римляне заимствовали у греков. Это хорошо видно по книге военного инженера времен Цезаря римлянина Марка Витрувия, энциклопедический труд которого отразил состояние технической мысли Рима. Работа Витрувия пользовалась широкой популярностью и играла роль практического руководства для инженеров на протяжении всего средневековья.

Компилятивный по замыслу и содержанию и рецептурно-описательный по

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

методу изложения, труд Витрувия был предназначен для практиков.

Читателя, интересующегося теоретическим обоснованием приводимых рецептов и описаний, автор отсылает к своим предшественникам, к тому же Архимеду.

Рис.1.19 – Механизмы театра Герона и камнеметная машина После 600 г до н.э. вошло в обиход водоподъемное колесо. Это было вертикальное колесо с прикрепленными к нему черпаками, которые перекачивали воду в оросительный желоб. На первых порах колесо вращалось мускульными усилиями человека (топчаком или воротом), а с г до н.э. стали использовать вола. Животное вращало горизонтальное колесо и через зубчатое зацепление усилие передавалось на вертикальное.

Животных и раньше использовали как тягловую силу, но передачу усилия горизонтального вращения на вертикальное при помощи зубчатой передачи - впервые в массовом применении. Для дальнейшего развития изобретательства это было, во многих случаях, руководством к действию.

1.9. Зарождение рыночных отношений и денег 1.9.1 Зарождение рыночных отношений Происхождение денег относят к 7-8 тысячелетию до н.э., когда у первобытных племен появились излишки каких-то продуктов, которые можно было обменять на другие нужные продукты. Тогда рыночные отношения носили еще не утвердившийся характер, преобладал натуральный обмен. Пропорции обмена устанавливались в зависимости от случайных обстоятельств.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Рис.1.20 – Водоподъемное колесо Что только не служило человеку деньгами! Диапазон таких вещей поистине велик: от коровьих черепов на острове Борнео до брусков соли в Африке, от металлических копий в Конго до человеческих черепов на Соломоновых островах. С обладанием этих необычных денег связаны те же хлопоты и волнения, что и с самыми обыкновенными деньгами.

Устраивались особые «сберегательные кассы» для связок раковин. Создавали специальную охрану этих «касс», то есть домов, где племя хранило связки раковин – сбережения своих сочленов. Сила денег переносилась и в загробный мир. Покойнику в могилу клали связки раковин. Одной из очень распространенных форм денег в древности до изобретения монет, был скот.

Корова, бык, овца – вот те деньги, которые употребляли многие древние народы, узнавшие в последствии настоящие деньги. Мы употребляем слова «капитал», «капитализм» и хорошо знаем, что они значат. Однако мало кто вспоминает при этом, что слово «капитал» произошло от латинского caput – голова, счет же скота вели по головам [4].

У одного и того же народа в разные времена и у разных народов в одно и то же время существовали различные эквиваленты. Так, с выделением пастушеских племен в результате первого крупного общественного разделения труда, орудием обмена был скот.

Северные народы применяли в качестве первого товара для обмена мех. Меховые деньги были широко распространены в Монголии, на Тибете и в районе Памира. Меха служили одним из главных предметов древнерусского торга с хазарами, арабами, Византией.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Этнография знает примеры очень примитивного обмена. Многие племена, находившиеся на очень низком уровне развития, обменивались с соседями так: в условленное место приносились продукты, предназначенные для мены. Там их раскладывали и оставляли. В отсутствие продавцов приходили соседние племена, с кем было договорено, оставляли свои товары и забирали оставленные для них.

Постепенно при обмене выявляется такой товар, который становится эквивалентом стоимости всех других товаров, то есть, все товары, которыми торговали в данной области, могли быть приравнены к определенному количеству этого товара. Так возникли первые деньги.

Среди многих первобытных народностей Азии, Африки, Океании очень долго существовала примитивная форма денег – раковины. Раковины каури ходили как деньги и в таких странах с высокой древней цивилизацией, как Китай, Япония и Индия, рис.1.21. У многих малоразвитых племен раковины – деньги носят в связке и в случае опасности зарывают их в землю как сокровища.

Рис.1.21 – Первые деньги – раковины Каури В Меланезии известны так называемые «свиные деньги». Эти странные деньги представляют собой связки раковин, стеклянных бус, собачьих зубов и даже свиных хвостиков. Назначение этих денег довольно курьезно: на них покупают свиней и платят ими выкуп за невесту. Связки свиных денег достигают иногда по истине невероятной для денег величины – до 12 метров.

Известны были деньги в виде мраморных колец на Ново-Гебридских островах или в виде церемонийных каменных топоров – на Новой Гвинеи. В Древнем Китае деньгами служили бронзовые лопаточки-мотыжки, бронзовые колокольчики, ножи или куски полудрагоценного камня нефрита;

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

на острове Борнео были агатовые деньги. В Индии существовали деньгижемчужины.

Раковинные деньги оказались самой устойчивой формой товарных денег. Они не претерпели никаких изменений, дожив до наших дней. Вплоть до ХХ в. средством платежа служили также человеческие скальпы и черепа.

В мире существовали разные «экзотические» деньги. Так на острове Ява, который входит в группу Каролинских островов, до сих пор находятся в обращении феи. Они представляют собой каменные круги, с отверстием в центре, очень напоминающие мельничные жернова. Диаметр таких «монет»

достигает порой нескольких метров, а масса – до тонны. После заключения торговой сделки продавец помечает фею своим знаком, стирая знак прежнего владельца. Во времена Юлия Цезаря в качестве денег использовали рабов.

Так, одна рабыня приравнивалась к трем коровам, шести телятам, двенадцати овцам [4].

1.9.2 Развитие денежных эквивалентов С ростом товарного производства наиболее часто обмениваемый товар становится средством взаимного обмена всех других товаров друг на друга.

Постепенно роль всеобщего стоимостного эквивалента монополизируется определенным товаром, который становится деньгами. Всеобщая форма стоимости превращается в денежную.

Между многочисленными видами эквивалентов шла длительная борьба. По мере увеличения общественного богатства роль всеобщего эквивалента закрепляется за благородными металлами (серебром, золотом), которые были обречены исполнять роль денежного материала в течение длительного периода человеческой истории.

Металлы не сразу вытеснили все предшествующие формы денег.

Человечество перепробовало сотни разновидностей денег, пока не перешло к наиболее выгодным и удобным формам – металлическим. В древнейших государствах мира – Месопотамии и Египте – пользовались слитками металла как посредниками при обмене. Иногда эти металлически деньги делали в форме кольца, полукольца, бруска и т.п. В Италии (до появления монет) обращались слитки меди, принимавшиеся на вес.

Постепенно людям стало ясно, что лучше изготовлять слитки определенного постоянного веса.

В чем было преимущество металлических денег перед раковинами, коровами, черепами, жерновами и всеми этими примитивными деньгами?

Во-первых, металл не портился, его можно было хранить как сокровище сколько угодно; во-вторых, он занимал мало места, и его просто было перевозить; в-третьих, металл легко было разделить на части и превратить слиток большей стоимости в слитки меньшей стоимости для мелких

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

торговых операций. В этом было серьезное преимущество металлических денег.

Наиболее выгодными были деньги из драгоценных металлов – золота и серебра. Чтобы воспрепятствовать подделке денег (добавлению к драгоценному металлу дешевых денег) государственная власть стала клеймить металлические деньги. Это клеймо означало, что в слитке содержится металл определенного качества. Кусочки металла оделись в «национальный мундир». Так появились первые монеты.

Очень долго металлические деньги сохраняли товарную форму.

Серебряные и золотые деньги имели форму колец, ожерелий, брусков, золотого песка. В XIII веке до н.э. металлическим деньгам стали придавать форму брусков с определенным весом металла. По этой причине наименование многих денежных единиц тождественно с названием весовых единиц: фунт стерлингов, ливр (полфунта), марка (полфунта). В результате дальнейшего развития рыночных отношений из металла начинают чеканить монеты – денежные знаки, имеющие установленные законом форму и весовое содержание. Самая практичная форма монеты – круглая, хотя встречались самые разнообразные формы: квадратная, семиугольная, восьмигранник. Первым, кто изобразил свой профиль на монете, был Александр Македонский.

Монеты из природного сплава золота и серебра впервые появляются в государстве Лидия в VII веке до н.э.

Какие же свойства благородных металлов обусловили столь широкое признание их в качестве всеобщего стоимостного эквивалента?

Во-первых, благородные металлы достаточно прочны по отношению к истиранию, не ржавеют, долго сохраняют свой вид.

Во-вторых, они имеют почти один и тот же состав. Из них очень легко делать стандартные денежные элементы – монеты.

В-третьих, золото и серебро достаточно трудно фальсифицировать.

В-четвертых, они обладают легкой делимостью. Из них легко можно было создавать образцы различных денежных номиналов.

В-пятых, носитель должен быть достаточно редок и сложен в получении. И, в то же время, денежный носитель не должен быть слишком редок, ведь нужен определенный объем денег. Для золота уровень его редкости был оптимальным.

В-шестых, носитель информации не должен иметь собственной потребительской стоимости. Желательно, чтобы его нельзя было использовать для иных целей [4].

Таким образом, в процессе эволюции товарного обмена выделяется особый, абсолютно ликвидный товар - деньги -, используемый в качестве всеобщего эквивалента стоимости. Этим товаром становятся золото и

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

серебро – ранняя форма металлических денег. Золотые и серебряные деньги возникали практически во всех мировых цивилизациях. Можно даже сказать, что во многом цивилизация возникла и расширилась вместе с расширением и укреплением золотого денежного обращения.

Существует несколько предпосылок и версий возникновения бумажных денег.

Одна из них относится к I в. до н.э. и связана с кожаными деньгами. В это время в Китае появились деньги, изготовленные из шкурок белых оленей.

Все олени белого цвета составляли собственность императора. В XIII в.

Марко Поло встретил в том же Китае деньги из древесной коры, которая в то время служила бумагой.

Деньги имели форму четырехугольных пластинок и были снабжены особыми знаками и печатями. Эти пластинки обладали различной покупательской способностью и под страхом смертной казни были обязательны к приему.

Вторая версия возникновения бумажных денег исходит из того, что после активного использования золота в торговых сделках, стало очевидно, что как покупателям, так и торговцам неудобно и небезопасно перевозить, взвешивать и проверять на чистоту золото каждый раз при заключении сделок. Поэтому в практику вошло правило отдавать золото на хранение золотых дел мастерам, имеющим специальные кладовые и готовым за плату предоставить их. Получив золотой вклад, золотых дел мастер выдавал вкладчику квитанцию. Вскоре товары стали обменивать на эти квитанции, которые превратились в раннюю форму бумажных денег, а сами золотых дел мастера стали прототипами современных банкиров.

Третью версию раскрывает английский экономист Адам Смит, который говорил, что бумажные деньги должны рассматриваться в качестве более дешевого орудия обращения. Действительно, в обороте монеты стираются, часть благородного металла пропадает. К тому же, возрастают потребности в золоте у промышленности, медицины, потребительской сферы. И главное – товарооборот в масштабах, исчисляемых триллионами долларов, марок, франков, и других денежных единиц, золоту просто не под силу обслужить.

Деньги в виде банковских билетов были выпущены в 1716 году во Франции по проекту шотландца Джона Ло, впоследствии ставшего французским министром финансов. Это дало импульс массовому выпуску и хождению бумажных ассигнаций.

В период первой мировой войны бумажные деньги были уже практически во всех странах.

Бумажные деньги являются «неполноценными», так как не имеют самостоятельной стоимости. Затраты труда на их печатание незначительны.

Вне процесса обращения они превращаются в клочки бумаги.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Государство придает им принудительную нарицательную стоимость в пределах данной страны. При этом оно устанавливает номиналы денежных знаков не произвольно, а с учетом ряда объективных факторов.

Бумажные деньги по своей природе неустойчивы и подвержены обесцениванию, так как они не имеют собственной стоимости.

Обесценивание денег происходит по разным причинам: избыточный выпуск денег в обращение для покрытия бюджетного дефицита, военных и других непроизводительных расходов; снижение производительности труда и сокращение товарной массы и т.д. В целом обесценивание бумажных денег характерно для нестабильной экономики.

Длительное самостоятельное обращение бумажных денег невозможно, поэтому наряду с ними существуют кредитные деньги.

Кредитные деньги – это бумажные знаки стоимости, возникшие на основе кредита.

Вексель – это письменное долговое обязательство, дающее его владельцу (векселедержателю) право по наступлению срока требовать от должника (векселедателя) уплаты обозначенной на векселе суммы.

Вексель обладает свойством обращаемости, то есть способности обращаться вместо наличных денег [5]; поэтому он получил название торговых денег.

Вексель возник на основе торговли в кредит, то есть с появлением коммерческого кредитования. Коммерческое кредитование – это кредитование предприятиями друг друга, минуя банки.

В вексельном обороте может участвовать неограниченное количество лиц, поскольку вексель передается как средство платежа и в порядке переуступки права требования указанной суммы.

Разновидностью кредитных денег считается банкнота. Она возникла в конце XVII в. Владелец слитка золота или золотых монет мог оставить эти сокровища в респектабельном банке (позднее в центральном банке). После определения проб и тщательного взвешивания банк выдавал расписку о принятии золота на хранение. Эта «банковская записка», или как ее стали называть банкнота (bank note), была очень удобна в использовании. Она была равносильна золоту, поскольку в любое время могла быть обменяна на депонированный ранее металл. Со временем банкнота все больше становилась похожа на бумажные деньги.

Обращение депозитных денег, создаваемых на основе банковских вкладов и безналичных расчетов, связано с чеком. Чек – это письменный приказ владельца счета банку уплатить наличными или перевести на счет подателя чека указанную в нем сумму денег [6].

В основном чеки бывают денежными и расчетными. По денежным чекам получают наличные деньги в банке. Расчетные чеки носят характер

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

ордера. Таким образом, переход от металлических денег к бумажным обусловлен рядом причин.

1.9.3 Деньги древности Племена, населявшие берега теплых морей, использовали в качестве предмета обращения раковинные деньги. Раковины, насажанные на нитку в виде украшений, служили первобытными деньгами в Древней Индии, Китае, Индокитае, на восточном побережье Африки, Цейлоне и Филиппинских островах. На рис. 1.22. представлены образцы некоторых старинных денег, в том числе раковинных.

Рис. 1.22- Образцы древних денег: 1 - раковины каури; 2 - перламутровые подвески-деньги; 3 - связка денег-раковин; 4 - связка металлических денег-колец.

Только у Геродота, Ксенофана и у некоторых других древних авторов имеются сведения о том, что первые монеты стали чеканить в малоазийском государстве Лидии. Сейчас считается установленным, что древнейшие монеты появились в Лидии в 7 веке до нашей эры. Это были монеты из электра – сплава серебра и золота.

Несколькими десятилетиями позднее появились монеты в греческом городе Эгине. Эгинские монеты имели совсем другой вид, нежели лидийские, и чеканились из серебра. Поэтому можно предположить, что в Эгине монета была изобретена хоть и позднее, но совершенно самостоятельно. Очевидно, именно там развилась особенно быстро мелкая торговля, которая требовала удобных денег в виде монеты. Недаром греки называли эгинцев первыми мелкими торговцами. Самостоятельно появились монеты в Индии и Китае, причем в Китае согласно традиции, мелкие и медные монеты появились еще в начале 1 тысячелетия до нашей эры.

Известны тысячи монет: круглых и овальных, прямоугольных и квадратных. В этой массе монет могут встретиться и треугольные деньги

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Парфии эпохи царей Аршакидов (3в. до нашей эры – 3в. нашей эры) и бесформенные медные лепёшки, чеканенные грузинской царицей Тамарой (конец 12 – начало 13 века). Удлиненные пластинки, имеющие на концах закругленные фестоны в виде треугольников, - это золотые монеты султана Акбара (1556 – 1605 гг.). Овальные крошечные серебряные копейки - монеты Алексея Михайловича (1645 – 1676 гг.) – царя всея Руси. В Римской республике изготавливались зазубренные монеты; а литые монеты в форме дельфинов, изготовлявшиеся в конце 5 – начале 6 веков до нашей эры – это монеты греческой колонии Рима в Северном Причерноморье – Ольвии.

Часто на монетах имеется изображение правителя страны – короля, императора или царя. В восточных странах, где изображение помещали на монетах очень редко, обычно чеканилось только имя правителя, его титулы и почетные звания. Изображения и надписи, говорящие о правителе или правящем народе, или о каких-то городских божествах, или святынях, были всегда основной частью монетного типа. На монетах древней Греции особенно часто находим изображения божеств или священных животных, почитаемых в том городе, где была выпущена монета. Так, например, на монетах Афин чеканилась голова богини Афины – покровительницы этого греческого города, а на монетах Олимпии – голова Зевса. Часты были изображения Геракла (рис. 1.23) и других божеств.

Среди множества богов древних римлян был такой, который ведал всеми начинаниями, изобретениями. Ему подчинялось время. Бога называли Янусом и изображали с двумя лицами, обращенными в разные стороны.

Римляне верили, что важное на земле создано волей богов. Януса они считали творцом первой монеты. Поэтому на старинных монетах многих городов Италии на одной стороне изображена двуликая голова, а на другой – нос корабля, на котором будто бы Янус приплыл к берегам этой страны. В древней Греции были в обращении драхмы, оболы, холкосы и во шедшая в поговорку мелкая монет – лепта.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Первые персидские, тоже очень древние, деньги представляли собой скрученную вдвое серебряную проволоку, слегка расплющенную.

Персидский царь Дарий 1 Гистасп задолго до нашей эры отчеканил свои знаменитые дарики. Каждый из них имел 8,4 грамма чистого золота и нес на себе изображение царя, стреляющего из лука.

На рис. 1.24 – 1.28 представлены изображения некоторых древнегреческих, монгольских и древнерусских монет.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

2. Техническая деятельность в Средние века Еще в рабовладельческом обществе возникли города с крупными рабовладельческими ремесленными мастерскими. Однако после падения Рима города пришли в упадок, а место крупных рабовладельческих предприятий заняли небольшие домашние ремесленные мастерские. Начиная с XI в., когда развитие производительных сил пошло более быстрыми темпами, в странах Западной Европы и на Руси стали создаваться крупные города и вновь возникать обособленные ремесла. Ремесленники начали селиться вокруг замков феодалов, городов и монастырей. Так, постепенно, начиная с X в., обычно на водных путях, стали создаваться города.

Начиная с IX в. – в Византии, с X в. – в Италии, а несколько позже – во всех странах Европы и на Руси возникли цехи. Цех объединял городских ремесленников одного или нескольких близких промыслов. Полноправными членами цехов были только ремесленники-мастера, имеющие небольшое количество подмастерьев и учеников. Цех регламентировал процесс производства, продолжительность рабочего дня, число подмастерьев, количество сырья, готовых продуктов, цены и т.п. При этом приемы работы, закрепленные долголетней традицией, были строго обязательны для всех мастеров ("шедевр" должен быть не хуже и не лучше).

Внутри мелкой ремесленной мастерской не было сколько-нибудь широкого разделения труда, оно происходило между отдельными мастерскими, а не внутри мастерских. Это привело к увеличению числа профессий и цехов.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

2.2 Выплавка металла Для совершенствования орудий труда решающее значение имело улучшение плавки и обработки железа. Вначале основным способом получения железа был сыродутный процесс, при котором происходит прямое восстановление железа из руды, обычно при 1100…1350 °С. Сыродутный горн VI – VIII вв., который применялся на Руси, сооружался из глины и иногда обкладывался камнем (рис. 2.1). Высота сыродутного горна достигала 35 см, диаметр – 60 см, толщина стенок составляла 5-7 см. В горн закладывалась руда, и мехами нагнетался воздух. В результате восстановления руды получали железную крицу весом до 8 кг. Процесс восстановления железа длился в течение 2-2,5 часов. Извлекаемая из горна крица (кусок металла пористого железа губчатого строения с некоторым количеством серы, фосфора, кремния, марганца и др. примесей со шлаковыми включениями) в дальнейшем проковывалась, в результате чего получалось железо. Чтобы повысить степень извлечения железа из руды и производительность процесса, увеличили высоту самого горна, в результате горн превратился в домницу, и усилили дутье путем применения водяного колеса для приведения в действие воздуходувных мехов. В результате этих двух усовершенствований железная руда в верхней части горна, где температура составляла 750…900 °С, восстанавливалась раньше образования шлака. Благодаря этому уменьшились потери железа в шлаке, а само железо больше напитывалось углеродом. В результате в нижней части печи, где температура под воздействием дутья повысилась до 1350 °С, был получен литья чугун пускали вместе с рудой на вторичную переплавку. При этом уменьшались затраты топлива и руды, поэтому сыродутный процесс постепенно вытесняется двухступенчатым способом получения стали, когда сначала в доменной печи получали чугун, а при вторичной переплавке в горне в результате так называемого передела крицы получали сталь. Первые доменные печи появились в Западной Европе в середине XIV в. По своим размерам они мало отличались от домниц, но постепенно их конструкция совершенствуется. Доменная печь ХV – XVI вв. (рис. 2.2) имела высоту 4, м, внутренний диаметр 1,8 м, и в ней получали 1,6 т чугуна за сутки.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Рис. 2.2 – Схема доменной печи XV – XVI вв.

Обычно при одной доменной печи работало несколько кричных горнов, в которые загружался чугун (150-200 кг). Передел крицы протекал 1часа. За сутки можно было получить около 1 т металла. Выход пригодного железа составлял 90…92 % веса чугуна [7].

Увеличение выплавки и обработки металлов вызвало изменение техники горного дела, которое превратилось в особую сферу деятельности.

Добыча руды осуществлялась простыми горными инструментами. Широко использовался огневой метод. Для подъема руды применялся обычный ворот, приводимый в движение вручную. Водоотлив производился через ствол шахты в кожаных мешках или при помощи штолен.

Широко проводились разведочные работы при помощи шурфов и при помощи "волшебной" лозы.

2.4 Крупнейшие изобретения: порох, бумага, книгопечатание, очки, компас, токарный станок, механические часы Старейшим из взрывчатых веществ является дымный, или, иначе, черный порох – взрывчатая смесь, состоящая из калиевой селитры, серы и древесного угля.

Приближающаяся к этому составу зажигательная смесь появилась впервые в Китае, по одним сведениям, в начале нашей эры, по другим – в

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

VIII – IX вв. Первое упоминание о применении дымного пороха в Китае относится к 1232 г. В середине VII в. византийцы употребляли так называемый "греческий огонь", состоявший из серы, горной смолы, селитры и льняного масла.

Первые летописные сведения о применении пороха в Западной Европе и на Руси относятся к XIV в. В течение длительного времени дымный порох являлся единственным употреблявшимся взрывчатым веществом, причем состав его на протяжении 500 лет почти не изменялся. Применение черного пороха в качестве метательного средства положило начало огнестрельной артиллерии, которая вызвала настоящую революцию в военном деле.

Книгопечатание. Китай на несколько веков опередил Европу в вопросе книгопечатания по той простой причине, что для этого нужна бумага, а именно Китай около 100 года начал производить бумагу и до 7-го века оставался монополистом в этом вопросе. Затем бумага появилась в Самарканде ( 751 г.). лежавшим на пути к процветающей в этот период Арабской империи. Затем бумага распространилась: Багдад (793 г.) Египет (900 г.), Марокко (1100 г.). Испания (1150 г.), Франция (1189 г.), Италия (18 век), Германия (19 век) и т.д.

В процессе развития книгопечатания можно выделить три главных этапа:

Рисунок 2.3 – Изготовление бумаги в Древнем Китае В 1045 году в Китае стачали применять глиняные формы, а в 1314 г.

распространились деревянные литеры. Наконец, в Корее с 1392 г. литеры стали отливать из металла, а в 1409 г. этим способом была напечатав первая

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

книга. Но огромное количество букв китайской письменности задерживало развитие печатания металлическими литерами. Печатание достигло Персии в 1294 г., но на протяжении последующего столетия дальше не пошло.

Книгопечатание в Европе развивалось своим путем, но базировалось на сведениях полученных из Китая вследствие развития торговых отношений. Ксилография для печатания бумажных денег, игральных карт и картинок религиозного толка появились в Европе к концу четырнадцатого века и широко распространилось в начале пятнадцатого. Напечатанные ксилографическим способом книги появились в 1450 г.

Переход к металлическим литерам перешел быстро и без промежуточных этапов. Многие технические задачи этого процесса решил Иоанн Гутенберг житель немецкого города Майнца, который начал печатать книги с 1450 года. К 1500 г. книгопечатание проникло в 12 европейских государств. К этому времени уже было издано около 40000 экземпляров [2]. Для печатания были созданы ручные печатные станки (рис. 2.4).

изобретение подзорной трубы, микроскопа и привели к созданию теоретических основ оптики.

Точные данные о времени и месте применения магнетизма и изобретении компаса неизвестны. По-видимому, магнетизм впервые был обнаружен в виде естественной намагниченности некоторых железных руд.

Наиболее древнее практическое применение магнетизма известно в Китае, где в летописи III в. до н.э. имеются записи о применении компаса, первоначально употреблявшегося при сухопутных путешествиях [1].

Первые упоминания о компасе в Европе относятся к XII – XIII вв.

Вначале компас представлял собой магнитную стрелку, укрепленную на пробке, которая плавала в сосуде с водой. В начале XIV в. компас усовершенствовали: к стрелке прикрепили небольшой круг с 16 делениями (румбами) Компас, подзорная труба, а также появившаяся техника морского

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

дела позволили в конце XV и в XVI в. осуществить великие географические открытия.

Примитивный токарный станок появился впервые в 1200 - 1000 г.г. до н.э. и повсеместно уже встречался к 800г. до н. э. В рассматриваемый нами период изменился не только сам станок, но и набор столярных инструментов. Коловорот и сверло пришли на смену смычковой дрели, применявшимся в мезолитическую эпоху. В древнем станке (вбитые в землю и соединённые между собой бруски) заготовка вращалась попеременно в обоих направлениях подмастерьем, дергавшего за концы обмотанной вокруг заготовки веревки. Столяр держал режущий инструмент руками не пользуясь опорой или направляющим приспособлением.

В 1250 г. ремень, проворачивающий заготовку, прикрепляли внизу к педальному механизму, а наверху - к пружинящему передвижному шесту.

Таким образом, у токаря высвободились руки для операций режущим инструментом. а заготовка вращалась ногой через педаль. С середины четырнадцатого века для привода токарных станков начали использовать водяные двигатели.

Ременным приводом через колесо с кривошипом стали пользоваться с 1411 г. Первые шаги к созданию подвижного суппорта были приняты в Механические часы. В бронзовом веке люди пользовались водяными часами, в которых время измерялось количеством воды, вытекающей через небольшое отверстие из сосуда. Древние греки усовершенствовали их, снабдив разными регулирующими механизмами и циферблатом со стрелкой, соединявшимися с часами механически.

В 6-м веке у арабов часы оснастили искусным механизмом, заставлявшим каждый час выскакивать какую-нибудь куклу. Но водяные часы были неточными.

Китайцы с начала нашей эры изготовляли часы, которые приводились в движение от водяного колеса. Эти часы имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение колеса до тех пор, пока каждый ковш не наполнится в свою очередь доверху, и затем допускало его поворот на определенный угол. Первые механические часы с гирькой изготовил француз Жербе, ставший в 999 г. папой Сильвестром вторым. Постепенно эти часы совершенствовались и к 1300 г. механические часы в Европе уже удовлетворяли по точности бытовые нужды. Прототип этих часов можно встретить и сегодня.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

3 ИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ

Средневековье, эпоха феодализма (1450 - 1660 г.г.) - интересный, с точки зрения развития изобретательства, этап инженерной деятельности. За этот период значительно расширилось применение имеющихся машин и изобретено много новых. Пришло время, когда без определенного «образования» изобретательство эффективным быть не могло. Важно и то, что это был период новых попыток разрешить многие задачи механики, некоторые из которых дожидались своего решения еще много веков. Так, например, в этот период люди оценили скрытую энергию пара и попытались ее использовать. Пока желательных результатов это не принесло, но сама идея и наработки (разработки) в этой области развивались последующими поколениями изобретателей.

Усилия для совершенствования имеющихся машин и изобретения новых стали гораздо целеустремлённее и результативнее. Одно из наиболее существенных достижений этого периода – систематизация имеющихся знаний.

К концу 17 века началась разработка теоретических основ механики, заложивших фундамент под решение самых разнообразных задач машиностроения.

Основополагающим двигателем достижений периода развития 1450 г. г. была торговая революция. Именно так можно назвать этот исторический отрезок времени. Расширившаяся торговля стимулировала изобретательство. Отпала необходимость выпуска всех видов товаров в каждом регионе. Появилась возможность специализации на узком производстве, а это способствовало совершенствованию выпускаемой продукции и технологии ее производства.

3.1 Систематизация и развитие накопленных знаний Мы помним ханжеское отношение к изобретательству и ремесленничеству в период Римской империи, когда образованные слои населения считали ниже своего достоинства заниматься подобными вопросами.

Это не могло продолжаться долго, так как передовые люди понимали значение совершенствования техники для развития прогресса. Смекалистые ремесленники исчерпали свой резерв изобретательства и кардинально повлиять на его развитие уже не могли. В процессе развития изобретательства люди уже накопили определенные знания, но они были

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

разрозненными. Для дальнейшего развития изобретательства возникла острая необходимость систематизации знаний.

В древние времена накоплением и систематизацией знаний занимались жрецы, которые использовали их для утверждения своего могущества.

Знания жрецов возводило их в ранг полубогов и, чтобы не утратить свое особое положение, накопленные знания сохранялись в строжайшем секрете.

После исторических преобразований общества, с исчезновением жрецов, исчезла и их система знаний, и методика их накопления. Какая-либо другая система накопления знаний отсутствовала длительный период времени. А системы накопления знаний в мировом масштабе никогда не существовало вообще. Следовательно, для дальнейшего развития общества, в виду сложившихся условий рассматриваемого периода, целесообразно создать Систему накопления имеющихся знаний.

Первыми попытками систематизации знаний занимались создаваемые в этот период научные общества. Первым таким обществом была "Академия тайн природы", созданная в Неаполе в 1560 г. Она занималась большим кругом научных проблем, но главная ее заслуга - первая попытка систематизации знаний. Эта хорошая инициатива получила дальнейшее развитие. В 1662 г. в Лондоне образовано "Королевское общество", верительную грамоту которой вручил сам король Карл второй. К чести консерватизма англичан, в хорошем смысле слова, эта организация и по сей день является одним из видных центров науки современности.

В 1666 г. в Париже создалась "Королевская Академия Наук". В отличие от предыдущих обществ, изобретательская деятельность этой академии поощрялась материально королем Франции Людовиком XIV. В последствии Наполеон переименовал ее во "Французский Институт". Подобные научные общества стали создаваться во многих странах. Параллельно с решением главной проблемы систематизация знаний эти организации способствовали пропаганде и популяризации знаний посредством прессы.

Начиная с XI – XII вв., в Европе создаются университеты.

Препятствием развитию технического образования в университетах стало то, что господствовавшая система образования вплоть до XVII в. находилась под доминирующим влиянием церкви.

Но, начиная с ХVI в., развитие экономики требовало подготовки специалистов, способных решать технические задачи. Это заставляло государство брать под свое покровительство научные общества, способствовать их развитию, превращению в формально организованные институты научной деятельности. По этой же причине государство, в конце концов, взяло на себя функцию обеспечения научно-технического образования.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

В XVI в. во Франции создаются королевские студенческие государственные военные академии для подготовки офицерских кадров. В 1600 г. королевским эдиктом во Франции университеты передаются в ведение государственных органов власти.

Именно они начали печатать научные статьи. Значение этого для развития науки переоценить сложно.

3.2 Развитие изобретательства и науки Среди титанов Возрождения одно из первых мест по праву принадлежит Леонардо ди сер Пьеро да Винчи (1452 -1519). Обладая его ума его гениальные научные предвидения, его замечательные технические изобретения, наконец, его великое реалистическое искусство — все это повергало в изумление уже людей Ренессанса, склонных воспринимать Леонардо как живое воплощение того идеала всесторонне развитой личности, о котором мечтали лучшие из мыслителей и писателей XV-XVI веков.

Пулемет, акваланг, танк, дельтаплан, автомобиль, вертолет, парашют…. Его изобретения опередили время на сотни лет. Его жизнь окутана тайной, а некоторые работы до сих пор вызывают удивление.

Многие обыватели знают его как художника. Его шедевр картина Мона Лиза до сих пор является пищей для художественных критиков и предметом восхищения ценителей искусства. Но гораздо уже круг людей знают Леонардо да Винчи как величайшего механика. И уж совсем ограниченный круг людей знают о его очень ценном вкладе в развитие медицины.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Сохранившиеся 5000 страниц рукописей Леонардо да Винчи охватывают самые различные научные и технические вопросы, значительная часть которых посвящена развитию машиностроения. Леонардо да Винчи "перерос" свое время. Некоторые его изобретения были внедрены при его жизни, а некоторые - позже и даже через несколько веков. Записки Леонардо да Винчи были опубликованы много лет спустя после его смерти, но их читало много людей и до публикации. Поэтому не исключена возможность, что кто-то воспользовался его идеями и претворил их в жизнь, не отдав должное их творцу. Такие подозрения существуют по отношению к некоторым изобретениям, но они бездоказательны.

К внедренным при жизни Леонардо да Винчи изобретениям относятся, в частности, следующие изобретения. 1) Шлюзные ворота на канале. В г. он набросал эскиз двух Створных щитов, снабженных небольшими отверстиями с задвижкой для воды, чтобы наполнять или опорожнять шлюз.

А в 1497 г. подобные ворота уже были сооружены на канале города Милан.

(Прежде шлюзовые ворота делались опускными). 2) Пистолет с колесным затвором, по образцу которого в Германии с 1500 г. стали делать мушкеты.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

И многое другое. Некоторые изобретения воплощены через 50 лет после его смерти. Это относится к некоторым усовершенствованиям текстильных машин. А некоторые его изобретения оставались длительное время без употребления. Иногда это объяснялось ошибочностью принципов (летательный аппарат, ткацкий станок с приводом). Чаще же принципиально верные изобретения не удавалось претворить в жизнь из-за недостатка мастерства исполнителей и нужных материалов. К ним относятся центробежный насос, гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие, пушка, заряжающаяся с казенной части.

Его роликовые подшипники (о которых он писал как о "чуде механики") появились впервые в практике в шестнадцатом веке, получив широкое распространение лишь в девятнадцатом веке. Изобретательский дух эпохи характеризует и изучением Леонардо да Винчи и его менее талантливых коллег элементарных механизмов вне связи их с возможным применением.

Он составил эскизы многих устройств для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Им были сконструированы спиральные и конические зубчатые передачи. Он изучал шарнирную цепь и многие другие устройства.

Леонардо да Винчи впервые установил разницу между машиной, выполняющей работу, и двигателем, который приводит ее в движение. На эскизах многих его машин указан просто вал, к которому можно подсоединить любой двигатель. Ну, и если мы упомянули о заслугах Леонардо да Винчи в медицине, то следует отметить, что он впервые составил близкий к истинному анатомический атлас строения человеческого тела. Для этого он по ночам (прячась от "святейшей инквизиции") расчленил 20 трупов [2]. Итак, одними из важных изобретений Леонардо являются, см. рис.3.3-3.12.

Рис.3.3–Подшипник Рис.3.4 - Парашют Рис.3.5–Орнитопёр (самолет) качения В этот период работают такие выдающиеся инженеры, как Георгий Агрикола (1508 – 1557), Ванноччо Бирингуччо (1480 – 1539), Джероламо Кардано (1501 – 1576) и др.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Рис.3.6-Пулемет Рис.3.7-Водолазный костюм Рис.3.8–Бронированный Рис.3.9–Самоходная Рис.3.10–Воздушный винт Рис.3.11–Проект городов

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

заказов, он решил вобщем виде практическую задачу о максимальной дальности стрельбы и тем самым закончил основы баллистики. Использовав метод Архимеда, он определил удельный вес многих веществ, разработал способ подъема затонувших судов.

Обстановка экономического подъема, расцвета торговли, роста реальными делами специалистов. Большое значение для Первым, кто оценил значение трудов Коперника, был великий итальянский мыслитель, материалист и атеист Джордано Бруно (1548 – 1600).

Центральное место в борьбе за передовую науку занимает выдающийся первый раз выдвинул идею относительного движения [8,9].

Первая самостоятельная работа Галилея была посвящена определению удельного веса с помощью изобретенных им гидростатических весов. В доме Галилея была устроена механическая мастерская, по существу техническая лаборатория, где, кроме самого Галилея, трудились его помощники, а также литейщик, токари и столяры. Здесь были проверены изобретенные Галилеем приборы (тот же телескоп, случайные инструменты для сторонних заказчиков), здесь же ставились опыты, требовавшие применения технических средств. Большое значение имели его работы в области теории трения и сопротивления материалов.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Окончательное определение гелиоцентрическая система мира получила в трудах выдающегося немецкого астронома Иоганна Кеплера, который открыл законы движения планет. Великий английский математик, астроном и физик Исаак Ньютон (1643 – 1727) сформулировал данные законы с точки зрения общих законов движения материи.

Методологическим принципом научно-технического творчества Ньютона, как и Галилея, было органичное сочетание экспериментальной и теоретической деятельности. Он никогда не предпринимал опытов вслепую, вне связи с какой-либо теоретической концепцией, которую они призваны были либо подтвердить либо опровергнуть. Ньютон к практике обращался тогда, когда искал подтверждение своим теоретическим выводам.

В это же время начала складываться как самостоятельная отрасль науки и геология, которая изучает строение, минеральный состав и историю развития Земли и земной коры. Уже Леонардо да Винчи выразил ряд интересных геологических гипотез, а Георгий Агрикола, немецкий ученый, провел полную систематизацию минералов и горных пород.

Немного позже наступил перелом в развитии физики. Ученик Галилея Е. Торричелли (1608 – 1647) разработал ряд вопросов гидродинамики открыл существование атмосферного давления и создал ртутный барометр; Роберт Бойль (1627 – 1691), Е. Мариотт (1620 – 1684) – закон независимости объема воздуха от давления.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Естествоведы пытались объяснить и электрические явления, которые были известны еще в древней Греции. В середине ХVІІ в. свойства электричества изучал немецкий физик Герике, который создал одну из первых электростатических машин. Французский физик Шарль Франсуа Дюфе (1698 – 1739) сконструировал прибор для выявления и примитивного измерения электричества – примитивный электроскоп.

Потребность производства, а также успехи, достигнутые в астрономии, механике и других отраслях знаний, привели к развитию математики [8,9].

Прежде всего, в это время разрабатываются основные положения алгебры. Еще в ХVІ в. итальянские математики С. Федро, Н. Тарталья и Л.

Феррари нашли способы решения алгебраических уравнений третьей и четвертой степеней. Последующее развитие алгебра получила в трудах итальянского ученого Дж. Кардано и французского математика Ф. Виета.

В ХVІІ в. наибольшим достижением в математике стало открытие логарифмов шотландским математиком Джоном Непером (1550 – 1617) и шведским математиком Иобстом Бюрги (1552 – 1632).

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Французский физик и математик Рене Декарт (1596 – 1650) опубликовал в 1637 г. работу “Геометрия”, которая содержала основные методы координат в геометрии, в первый раз вводила понятие величины и функции.

3.3 Совершенствование механических часов Мы уже имеем представление об истории создания и совершенствования часов. Знаем и о том, что существующие в рассматриваемом периоде часы уже удовлетворяют бытовые потребности общества. Но развитие торговли, и как ее следствие, навигации, потребовало создания более точных часов – хронометров, которые могли бы показывать точное время в экстремальных условиях (на кораблях в условиях качки и смены температур).

Когда морские суда плавали в Средиземном море или вдоль побережий Европы и Африки (с севера на юг), то определение широты, дополняемое исчислением по лагу, позволяло определить местонахождение с достаточной точностью. Но, начиная с 15-го века, когда суда стали пересекать океаны с востока на запад, уже потребовались способы определения долготы.

Малейшая ошибка в ее определении влекла за собой большие неприятности для корабля.

В настоящее время определение долготы сводится к сравнению времени (по солнцу) на судне со временем для какого-либо определенного пункта, например со временем по Гринвичу. Значит, нужно на корабле иметь хронометр. Существующие в то время часы не годились для этих целей.

В 1581 г. Галилео Галилей открыл закономерность, что период колебания маятника с небольшим размахом не зависит от амплитуды

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

колебания. В 1641 г. он сконструировал маятниковые часы, предназначавшиеся для использования в навигации, рис.3.13.

Рис.3.13 – Маятниковые механизмы Галилео (слева) и Гюйгенса После смерти Галилео, маятниковые часы изготовил его сын в 1649 г.

Эту работу продолжил Гюйгенс (Голландия). В течение 20 лет (помимо карманных часах, но, в условиях резких перепадов температур, эти часы не соответствовали предъявляемым требованиям [8,9].

К середине 18-го века независимо друг от друга - Гаррисон (Англия), Ле Рой (Франция) и Бертуд (Швейцария) - представили свои хронометры на конкурс. Награду английского правительства, как водится, получил Гаррисон, но дальнейшее совершенствование проводилось на основе часов

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

Ле Роя. В 1780 - 1790 г.г. были изготовлены хронометры, открывшие новую эру безопасности в навигации.

3.4 Развитие машиностроения, горного дела и металлургии В рассматриваемый период тяжелое машиностроение развивалось главным образом применительно к нуждам горного дела и металлургии.

Развитие торговли и промышленности порождало все больший спрос на металлы. Для удовлетворения растущего спроса были необходимы тяжелые машины с механическим приводом, так как руду уже приходилось добывать гораздо глубже под землей.

Анализируя сочинения Агриколы (1556 г.), посвященные описанию горных машин, мы можем сделать вывод о том, что некоторые машины не представляют собой новых изобретений, а скорее всего свидетельствуют, с плотно входили в вертикальную трубу, нижний конец которой опущен в водосборник. Когда цепь с мешками тянули кверху, мешки поднимали воду по трубе. В нагнетательном насосе нижней части трубы приходилось выдерживать напор всего столба воды, а изготовление столь прочных труб было трудной задачей. Этот насос приводится в движение людьми через колесо - топчак. Недостаток такой конструкции заключается в том, что этот насос способен поднимать воду на высоту не более 10 метров. В 1545 г. была разработана и изготовлена установка, устраняющая этот недостаток.

Решение задачи простое: смонтирован каскад насосов, приводимых в движение одним водяным колесом, рис.3.14. Вода поэтапно поднималась по последовательно соединенным насосам, каждый из которых заканчивался водосборником. Агрикола описывает установку в Хемнитце, состоящую из каскада насосов, нижний из которых находится на глубине около 200 м. Вся установка приводилась в движение 24 лошадьми в четыре смены. Пальму первенства в горно-инженерном деле удерживала Германия.

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОРИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»