Период техники и мануфактурной эпохи

Капиталистические отношения начали зарождаться уже в XIV-XV вв. в отдельных городах Италии. Но только в XVI в капиталистический способ производства стал распространятся в Нидерландах, Англии и Франции, где создавались благоприятные условия для первоначального накопления капитала.

В связи с развитием мировой торговли и мирового рынка ремесленное производство оказалось уже не в состоянии удовлетворить спрос на товары. Это ускорило переход от мелкого ремесленного производства к крупному капиталистическому.

Производственные отношения в сфере технического ремесленного (цехового) производства преобразовываются в капиталистический способ производства материальных благ, базирующийся на новых экономических основаниях. Капиталисты расширяют рамки бывшего ремесленного производства, не изменяя ни оборудования, ни методов труда. Но со временем простая кооперация тружеников, занятых одним и тем же делом, позволяющая экономить труд и поднимать его производительность, сменяя сложной формой кооперации, которой уже присуще существенное разделение труда по видам работ между работниками, участвующими в общем деле.

XVII и особенно XVIII века оказались временем значительного ускорения в развитии техники. Причинами этого явилась замена путем буржуазных революций и наиболее экономически развитых странах феодального общественного строя капиталистическим и большие успехи, достигнутые к тому времени наукой, создающие основу развития техники. XVII и XVIII века подготовили почву для небывалого научно-технического прогресса.

Быстрое развитие промышленности во многих странах требовало создания достаточно мощных, экономичных и удобных для использования источников энергии, которые могли бы приводить в действие все нуждающиеся в этом машины. С давнего времени распространение получили водяные и ветровые колеса.

Количество гидросиловых установок, их мощность непрерывно росли. Они получали применение на многих производствах, где до этого машины и орудия приводились в действие вручную или силой животных. В связи с ростом мощности колес все шире стал применяться металл для волов и некоторых других деталей. Во Франции на р. Сене в 1682 г была сооружена крупнейшая для того времени установка, состоящая из 13 колес диаметром по 8 м, служившая для привода более 200 насосов, подававших воду на высоту более 160 м, и обеспечившая питание водой фонтанов в Версале и марли.

Во второй половине XVIII в под руководством русского изобретателя К.Д. Фролова были построены уникальные гидротехнические сооружения для откачки воды на серебряных рудниках Алтая, подъема руды из шахт и привода в действие лесопилки.

Наряду с водяными колесами широкое применение находили ветряные колеса. Задачи они выполняли различные, но чаще всего служили для привода в действие мельниц. Перед водяными колесами их преимущество заключалось в том, что место их расположения по понятным причинам менее связано с природными условиями. Недостатком же их являлось большое (в большинстве случаев) непостоянство скорости ветра, хотя реки (за редким исключением) тоже имеют существенные колебания стока воды, главным образом сезонные и годовые.

Одним из главных факторов технического прогресса рассматриваемого периода была паровая машина, представлявшая собой первый универсальный двигатель.

Известно, что попытки создать двигатель, работающий на водяном паре, использовать силу пара восходят еще к Архимеду, древнегреческому ученому Герону Александрийскому и Леонардо да Винчи. Но задача оказалась не такой простой, и универсальный паровой двигатель был создан и начал находить широкое применение только во второй половине XVIII в. До этого было сделано несколько более или менее удачных попыток.

Одной из первых таких попыток была паровая машина, созданная в самом конце XVII в. английским инженером Томасом Севери (1650 - 1715). Назначением машины была откачка воды из шахт; она использовалась также на водокачках. Однако практическое использование машина Севери получила очень небольшое.

Значительно больший успех имела машина английского изобретателя Томаса Ньюкомена (1663-1729). Результатом работы машины Ньюкомена, часто именовавшейся атмосферной, являлся подъем воды с более низкого уровня на более высокий.

Первая машина Ньюкомена была построена в 1705 г., но уже к 1770 г. на севере Англии, главным образом в Ньюкаслском угольном бассейне, действовало около 100 таких машин, а к 1780 г. на Корнуольских оловянных рудниках (юго-запад Англии) было не менее 70 машин. Машины Ньюкомена использовались также в других европейских странах, пока в последней четверти XVIII в. на смену им не пришла более совершенная машина - универсальный тепловой двигатель Уатта.

Необходимо, однако, сказать, что автором первого универсального двигателя, не нашедшего, к сожалению, практического применения, был русский изобретатель Иван Иванович Ползунов (1728 - 1760). Ползунов задался целью создать совершенный паровой двигатель. Он хотел, говоря его же словами, «сложением огненной машины водяное руководство пресечь и его, для сих случаев, вовсе уничтожить, а вместо плотин за движимое основание завода ее учредить так, чтобы она была в состоянии все наложенные на себя тягости, каковы к раздуванию огня обычно к заводам бывают потребны, носить и, по воле нашей, что будет потребно, исправлять». И далее: «Дабы сей славы (если силы допустят) Отечеству достигнуть и чтоб то во всенародную пользу, по причине большого познания о употреблении вещей, поныне не весьма знакомых (по примеру наук прочих), в обычай ввести».

В 1763 г. Ползуновым были представлены записка, расчеты и проект первой в мире универсальной паровой машины мощностью 1,8 л. с. В отличие, например, от машины Ньюкомена, которая не могла непрерывно производить работу и использовалась поэтому для привода орудий прерывного действия (например, насосов для откачки воды из шахт), машина, предложенная Ползуновым в виде проекта, могла бы (будучи построенном) производить работу непрерывно, т. е. была спроектирована как универсальная.

В проекте своей машины Ползунов достигал непрерывности ее работы, т. е. универсальности, путем применения двух цилиндров, поршни которых поочередно передавали работу на общий вал. Впервые выдвинутый Ползуновым принцип сложения работы нескольких цилиндров на одном валу нашел в дальнейшем широкое применение, в том числе и для двигателей внутреннего сгорания, появившихся во второй половине XIX в. и затем получивших исключительно широкое распространение.

Ползуновым также было разработано специальное автоматическое устройство, производившее распределение пара и воды.

Как уже сказано, проект машины, представленный Ползуновым в 1763 г., реализован но был. В 1764 г. Ползунов вместе со своими товарищами начал работу но созданию силовой установки, предназначенной для подачи воздуха в металлургические печи. Она была сооружена на Барнаульском заводе в 1765 г., было проведено успешное ее испытание, показавшее ее работоспособность, но после смерти Ползунова доводкой установки более не занимались.

Имя талантливого русского изобретателя И. И. Ползунова вошло в историю техники. Оно присвоено Свердловскому горно-металлургическому техникуму и Центральному научно-исследовательскому котлотурбинному институту в Ленинграде.

Английский изобретатель Джеймс Уатт (1736 - 1819) - создатель ряда конструкций паровых машин, в том числе универсальной паровой машины, имевших очень большое значение (до конца XIX в. паровая машина являлась практически единственным универсальным двигателем) для промышленности и транспорта.

Так как наибольший спрос на паровые машины был в то время для использования их в качестве двигателей, приводящих в действие водяные насосы, особенно для откачки воды из шахт, то усилия Уатта были сначала направлены именно в эту сторону. Внимательно изучив машину Ньюкомена, попавшую в его мастерскую на ремонт, Уатт правильно (как это видно с позиций сегодняшнего дня) определил большой ее недостаток: вследствие впрыскивания воды для конденсации пара цилиндр машины периодически и существенно охлаждался, а при впуске в него новой порции пара пз котла цилиндр снова необходимо было нагревать. Непроизводительно расходовалось много лишнего тепла, а значит, и топлива. Уатт сумел этот недостаток устранить.

Насосная паровая машина Уатта оказалась удачной, по только в 1769 г., т. е. приблизительно через четыре года после постройки модели, он получил на нее патент. На Корнуольском оловянном руднике в 1778 г. насчитывалось около 70 машин Ньюкомена, а к 1790 г. все они, кроме одной, были заменены машинами Уатта. Область применения паровых машин расширялась, большие заказы поступали, в частности, со стороны развивающейся текстильной промышленности, требовались универсальные паровые двигатели для привода вращающихся станков и других машин.

Было сделано немало попыток разработки парового локомотива (от лат. loco moveo - сдвигаю с места), были построены действующие модели, но обычно выделяется построенный талантливым английским изобретателем Джорджем Стефенсоном (1781 - 1848) в 1829 г. паровоз «Ракета».

«Ракета» была не первым паровозом, сконструированным и построенным Стефенсоном, но этот превосходил другие по многим показателям и был признан лучшим локомотивом на специальной выставке в Рейхилле и рекомендован для новой железной дороги Ливерпуль-Манчестер, ставшей в то время образцовой.

В России первые паровозы были построены русскими механиками и изобретателями Черепановыми - Ефимом Алексеевичем (отец, 1774 - 1842) и Мироном Ефимовичем (сын, 1803 - 1849), работавшими на Нижнетагильских заводах и бывшими крепостными заводчиков Демидовых. Черепановы занимались самообразованием, посещали заводы Петербурга и Москвы, Англии и Швеции. За изобретательскую деятельность Мирону Черепанову и его жене в 1833 г. была дана вольная. Ефиму Черепанову и его жене вольная была дана в 1836 г. Черепановы создали около 20 различных паровых машин, работавших на Нижнетагильских заводах. В 1834 г. ими был построен первый русский паровоз, а в 1835 г.- второй, более мощный.

Попытки использовать паровую машину в водном транспорте предпринимались с начала XVIII в. Известно, например, что не раз уже упоминавшийся ранее французский физик Папен построил лодку, приводившуюся в движение паровой машиной. Правда, успеха в этом деле Папен не достиг. Первый успех был достигнут американским изобретателем Робертом Фултоном (1765 - 1815). Любопытно отметить, что первые большие успехи в создании паровых машин для промышленности, железнодорожного и водного транспорта выпадали на долю талантливых людей, овладевших знаниями путем самообразования. В этом отношении не составлял исключения и Фултон. Ставший впоследствии инженером-механиком, Фултон, происходящий из небогатой семьи, вначале много занимался самообразованием, работал подмастерьем у ювелира, занимался живописью. Фултон жил в Англии, где занимался строительством гидротехнических сооружений и решением других технических задач. Находясь во Франции (в Париже), он построил подводную лодку «Наутилус» и паровое судно, которое было испытано на р. Сене. Но все это было только началом. Настоящий успех пришел к Фултону в 1807 г.: вернувшись в Америку, он построил колесный пароход «Клермонт» грузоподъемностью 15 т, приводимый в движение с помощью паровой машины мощностью 20 л. с.; в августе 1807 г. этот пароход совершил первый рейс от Нью-Йорка до Олбани протяженностью около 280 км.

Дальнейшее развитие пароходства - как речного, так и морского - пошло довольно быстро. Этому содействовали переход от деревянных к стальным конструкциям судов, рост мощности и быстроходности паровых машин, введение гребного винта и ряд других факторов.

В дальнейшем на судах стали преимущественно устанавливаться не паровые поршневые машины, а паровые турбины и дизели.

В XVII и XVIII вв. росла потребность в металле, что создавало стимул к развитию металлургии. Требовалось больше металла, причем более высокого качества. Получали развитие доменные печи, в которых выплавлялся чугун. Прежде в качестве топлива использовался древесный уголь, но ввиду его высокой и растущей стоимости, а также необходимости беречь леса (последнее особенно относилось к Англии, где леса уже в XVII в. находились под угрозой истребления) во второй половине XVIII в. древесный уголь в большинстве доменных печей был заменен коксом - продуктом, получаемым обычно из каменного угля путем нагревания последнего до 950 - 1050° С без доступа воздуха в коксовых печах и содержащим более 96% углерода.

Русские и советские инженеры и ученые много сделали для развития металлургии. Академик М. А. Павлов (1863 - 1958) проделал большую работу по совершенствованию доменного процесса, в области металлургии чугуна.

Наличие универсального двигателя и успехи металлургии уже в XVIII в. создали предпосылки для появления рабочих машин, прежде всего в области машиностроения. Однако вплоть до последней четверти XVIII в. даже в наиболее крупных мануфактурах, занимавшихся обработкой металла, основные процессы производились за счет мускульной силы человека. При этом использовались многочисленные инструменты и орудия (клещи, молотки, ножницы, сверла и др.).

Конверсионные технологии.

Одно из первых конверсионных решений связанно с метательными видами оружия: луком и арбалетом. Конструкция лука прослужила прототипом сверлильного и токарного станков. А усовершенствование башенных гравитационных часов осуществили мастера- оружейники. Изучение документов XIV – XV из ратуш нескольких Европейских городов позволило сделать вывод о том, что изготовители арбалетов в те времена часто занимались и ремонтом часов. А в некоторых городах, например в Лилле, арбалетный мастер сделал первые башенные часы. Спусковой механизм арбалета практически идентичен ходовому устройству первых механических часов. Поэтому часы являются одним из первых результатов конверсии военного производства.

Создание первой работоспособной пишущей машины обязано военным технологиям. После окончания гражданской войны 1861-1864 гг. в США оружейные фабрики оказались без заказов. Глава одной из известных фирм Ремингтон заключил контракт с очередными избирателями. Мысль о машине, пишущей при посредстве последовательного отпечатывания типографических букв, не нова, первый патент был выдан в Англии еще в 1714г. Однако, трудности исполнения только механизма оказались столь велики, что многие годы не появлялось ничего практически применимого. Машина Ремингтона мало - помалу благодаря отработанной технологии такой степени совершенства, которое дала 1-ое место на рынке пишущих машин. Одним из первых такую новинку приобрел великий американский писатель Марк Твен.

Совершенно беспрецедентную роль сыграли конверсионные технологии после второй мирровой войны.

Краткие выводы

1. Переход от мануфактуры к крупной машинной индустрии означал промышленную революцию. Громадное значение для перехода к машинной индустрии имели: изобретение паровой машины, улучшение способа плавки металла и создание машин, производящих машины. Машина завоёвывала одну область производства товаров за другой.

2. С ростом капитализма происходит процесс капиталистической индустриализации важнейших стран Европы и Америки. Капиталистическая индустриализация начинается обычно с развития лёгкой промышленности. В индустриализации капиталистических стран большую роль играют ограбление колоний и побеждённых стран, а также получение кабальных займов. Капиталистическая индустриализация базируется на эксплуатации наёмного труда и усиливает разорение широких масс крестьянства и ремесленников. Она ведёт к дальнейшему росту общественного разделения труда, завершает отделение промышленности от земледелия, обостряет противоположность методу городом и деревней.

3. Капиталистическая фабрка есть крупное предприятие, основанное на эксплуатации наёмных рабочих и применяющее систему машин для производства товаров. Управление на капиталистической фабрике имеет деспотический характер. В капиталистическом обцществе применение машин сопровождается возрастанием тяжестш труда наёмного рабочего, усилением его эксплуатации, вовлечением в производство женщин и детей, получающих нищенскую заработную плату. Капиталистическое машинное производство завершает процесс отделения умственного труда от физического и обостряет противоположность между ними.

4. Развитие крупной машинной индустрии ведёт к росту городов, увеличению городского населения за счёт сельского, к формированию класса наёмных рабочих — пролетариата, к росту его численности. При капитализме сельское хозяйство чрезмерно отстаёт от промышленности. Рост применения машин в сельском хозяйстве ускоряет процесс разложения крестьянства.

5. Крупная машинная индустрия играет исторически прогрессивную роль, ведёт к росту производительности труда и к обобществлению труда капиталом. Границы капиталистического применения машин определяются тем, что капиталисты вводят машину лишь в тех случаях, когда её цена меньше заработной платы вытесняемых машиной рабочих.