Техническая деятельность в древнейшее время. Возникновение и распространение простых орудий труда

В современном смысле под техникой понимают совокупность искусственно созданных средств деятельности людей. Техника создается и применяется в целях получения, передачи и превращения энергии, воздействия на предметы труда при создании материальных благ, сбора, хранения, переработки и передачи информации, исследования законов и явлений природы и общества, передвижения, управления обществом, обслуживания быта, обеспечения обороноспособности и ведения войн.

То есть слово "техника" имеет несколько значений. Оно может быть истолковано как система определенных навыков, выработанных для любого использования. В более узком смысле техникой называют средства, с помощью которых человек оказывает воздействие на природу, т.е. это - изготовление предметов, искусственное воспроизводство процессов и явлений.

Под техникой понимают набор различных технических средств: инструментов, машин, аппаратов, устройств и т.д., используемых в производстве или в повседневной жизни. Техника рассматривается как специфическая человеческая деятельность, посредством которой человек выходит за пределы ограничений, налагаемых его собственной природой. Другими словами, техника - не только продукт, но и процесс его изготовления.

Техника - это также система технических знаний, включающих в себя не только научные, но и различные конструктивные, технологические и другие подобные знания и эвристические приемы, выработанные в ходе технической практики.

Инженерная деятельность сначала носила в основном военный характер - инженер руководил созданием военных машин и фортификационных сооружений. Таким инженером был, например, Леонардо да Винчи. До этого времени инженер и архитектор практически не различались - это тот, кто руководит созданием сложных искусственных сооружений. Различие между военным и гражданским инженерами стало проводиться позднее. Впервые стал называть себя гражданским инженером известный английский инженер Джон Смитон (1724-1792).

В XIX веке с развитием машинного производства появились многочисленные инженеры-механики. Это событие ключевое для формирования понятия "инженер" в современном смысле. 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.

В XX веке 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.

Следует различать инженерную и техническую деятельность как в плане современной кооперации, разделения труда, так и в историческом плане. Современная техническая деятельность по отношению к инженерной несет на себе исключительную функцию, направленную на непосредственную реализацию в производственной практике инженерных идей, проектов и планов. В историческом же плане инженерная деятельность выделилась на определенном этапе развития общества из технической деятельности, которая присуща человечеству на самых ранних его стадиях и связана с изготовлением орудий.

Инженерная деятельность возникает тогда, когда изготовление орудий труда не может основываться только на традиции, ловкости рук, смекалке, а требует ориентации на науку, целенаправленное использование для этого научных знаний и методов. Инженерная деятельность занимает промежуточное место между исполнительной технической деятельностью и наукой.

Как всякое общественное явление, инженерная деятельность имеет вполне определенные исторические рамки, связанные с основными этапами развития человеческого общества. Ее предыстория разворачивается в недрах технической деятельности длительного периода ремесленного производства (первобытное общество, античное рабовладельческое общество, средневековое феодальное общество). Именно в условиях раннего капиталистического общества создаются условия для того, чтобы инженерная деятельность постепенно стала особой профессией, характеризующейся ориентацией на научную картину мира и целенаправленное и регулярное применение в технической практике научных знаний.

С развитием массового машинного производства в науке формируется и особая сфера технических наук, специально ориентированных на решение инженерных задач в различных областях инженерной практики. Происходит прогрессивная дифференциация инженерной деятельности по отдельным отраслям и обслуживающим их техническим наукам, которая на современном этапе с необходимостью приводит к их интеграции.

 

Тема 1. Техническая деятельность с древнейших времен до промышленной революции XVIII в.

Общей особенностью ранней технической деятельности является ее развитие от простого к сложному. Проигрывая в простоте трудовых действий, усложняя технологию, человек выигрывал в эффективности и производительности общественного труда. Этот внутренний механизм роста сложности технических средств и знаний о них действует затем на протяжении всей последующей истории.

Неолитическая революция связана с переходом к производящим формам хозяйства - земледелию и скотоводству - и соответствующим им техническим средствам. Становление классового общества потребовало несколько тысячелетий и протекало со значительными региональными особенностями.

Археологические материалы, относящиеся к долине Hила, свидетельствуют, что здесь более грубые орудия палеолита уступили место специализированным неолитическим орудиям к середине 6 тысячелетия до н.э. Для неолита характерно широкое применение керамики - первого материала, полученного с помощью химической технологии обжига глиняных изделий при температуре около 500^оС, необходимого для удаления химически связанной в глине воды. Открытие керамики имело особенно большое значение для становления культуры в Шумере и других цивилизациях Двуречья, где из глины изготавливались не только таблички для письма, но и серпы, гвозди и даже молоток. Открытие керамики имело принципиальное значение для возникновения металлургии.

Развитие технологических процессов обработки материалов привело к повышению эффективности рабочих орудий и росту производительности труда даже без освоения принципиально новых технических средств. Так, полировка рабочих поверхностей каменных орудий резко увеличила возможности деревообработки: были освоены технологические процессы изготовления деревянных деталей точных профилей - с гнездами, пазами, проушинами и т.п. Появились сложные столярные и строительные конструкции из дерева. Стали применяться более эффективные способы соединения каменных и деревянных деталей составных орудий, что привело к развитию конструирования. Применение шлифованных топоров привело к расширению посевных площадей за счет вырубки лесов.

От плетения волокон человек перешел к начальным формам ткачества.

Принципиально важным было открытие колеса - конструкции, не имеющей аналога в живой природе. Археологи полагают, что колесо использовали в Египте со Среднего царства, что же касается прообраза колеса - катков, то они, как и рычаги, при перемещении тяжестей применялись с еще более древних времен.

Таким образом для решения технических проблем периода между дикостью и варварством нужен был довольно высокий уровень аналитико-синтетических свойств мышления.

Накопление прибавочного продукта, ставшее возможным благодаря успехам техники, привело к дальнейшему расслоению общества. Появилось рабство, сменившее древнюю общину. Возникли кланы и государства. Ширилась специализация труда. При становлении рабовладельческого способа производства происходит обособление ремесел. Это второе крупное общественное разделение труда порождает ремесленника - человека, занятого главным образом технической деятельностью.

Орудия труда из металла.

Археологические материалы свидетельствуют, что для изготовления орудий и оружия человек прежде всего стал употреблять медь, хотя золото он, вероятно, знал еще раньше. Первые медные орудия (кирка, кинжал и небольшой топор) относятся к энеолиту (Энеолит (медный век) — переходный период от каменного к бронзовому веку (4-е — 3-е тыс. до н.э.)..

Самородную медь обрабатывали ковкой. Открытие эффекта упрочнения поверхности медных орудий методом холодной ковки повысило их твердость. После изобретения металлических щипцов была освоена и горячая ковка.

Занимаясь обработкой самородной меди, человек открыл возможность плавления металла. К этому времени была известна гончарная печь, температура пламени в которой значительно выше, чем в костре. Используя такую печь, люди смогли начать систематическую выплавку меди (Тпл=1083^оС).

Впервые выплавка меди из руд была освоена в 4 тысячелетии до н.э. в ряде стран Передней Азии, Египта, Индии. Из меди делали кинжалы, топоры, наконечники копий и стрел и т.д. Из меди производили предметы, которые нельзя было сделать из камня: трубы, проволоку, гвозди и т.п.

Занимаясь выплавкой меди из руд, содержащих примеси олова, или добавляя оловянный камень (касситерит - SnO₂). (Касситери́т (от др.-греч. κασσίτερος — олово) — минерал состава SnO₂. Устаревшие синонимы: оловянный камень, жильное олово, речное олово, аллювиальное олово, деревянистое олово.), получили первый искусственный сплав - бронзу.

Кроме получения разнообразных топоров, ножей, серпов, молотов, оружия, бронза стала использоваться для изготовления украшений, утвари, скульптурных произведений.

Распространение металла привело к освоению ряда методов его обработки. Так, при горячей обработке применялось литье, паяние и сварка. Кроме того, были известны некоторые специальные приемы обработки металла, применявшиеся в зарождающемся ювелирном деле (инкрустация, скань и филигрань).

Строительное дело

Центром технической (и инженерной) деятельности было строительное дело.

Развитие ремесел и торговли привело к образованию городов. Создание городов в Южном Двуречье (Месопотамская долина), в Египте, Малой Азии, Закавказье, Индии, Китае относится к 3-му-1-му тысячелетиям до н.э.

Обычно в центре крупного месопотамского города возвышалось сооружение с высокой ступенчатой пирамидой (заккурат), святилищем и царским дворцом. Вокруг располагался внутренний город, который обносился высоким валом или стенами, а за ними находились пригороды. В целях обороны стены сооружались очень мощными. Древний Вавилон имел, например, три оборонительных стены толщиной 8-12 м. При раскопках древних городов обнаружены замощенные улицы, водоводы, канализация.

Строительство городов способствовало развитию строительной техники. Сильной стороной технической деятельности древних египтян была развитая, единая в масштабе государства организация. Централизованная, многоуровневая система управления и контроля всех фаз производства обеспечивала высокую для того времени эффективность простой кооперации труда. Профессиональные управляющие - писцы - несомненно обладали знаниями о способах организации производства и применения технических средств. Они умели планировать и осуществлять крупные технические программы, такие, как строительство каналов, водохранилищ, храмов и пирамид. О масштабах работ можно судить по тому, что первоначальный объем одной только пирамиды Хуфу-2 520 000 м³. На ее постройку было использовано примерно 2 250 000 блоков объемом более 1 м³ каждый, общей массой 6,5-7 млн.т. Одна из экспедиций, снаряженная во времена Рамзеса IV для добычи розового и черного гранита в каменоломнях Ассуана, состояла из 5000 воинов, 2000 храмовых работников, 800 иноземных наемников, 230 каменоломов и камнетесов, двух рисовальщиков, четырех граверов и 20 писцов для решения организационных и технических задач. Изучение древней архитектуры, систем ирригации, сложных по конструкции технических средств позволяет сделать вывод о том, что на территории Древнего Египта обеспечивалось единство измерений и их достаточно высокая точность.

Значительный интерес представляет строительство Великой китайской стены, начавшееся в IV-III вв. до н.э. Постепенно протяженность ее была доведена до 4000 км. Высота стены доходила до 10м. По ее широкому верху могли ездить повозки и передвигаться колонны войск. Через каждые несколько сот метров располагались сторожевые башни, а у главных горных проходов - крепости.

Основным стройматериалом были камень, дерево, кирпич. Распространение того или иного материала во многом зависело от наличия местных ресурсов.

Ведущим стройматериалом камень стал под влиянием потребности в монументальных сооружениях. Камень сопротивляется изгибу в 6 раз меньше, чем сжатию. Это привело к господству в древних архитектурах балочно-стоечных конструкций с применением колоннады. Наибольшей каменной балкой в те времена было перекрытие - вход в Афинский Акрополь - не превышавшее 3,75м, а плитой - потолок усыпальницы фараона в пирамиде Хеопса (Хуфу), длина которой достигала 5,2м. В тех случаях, когда приходилось перекрывать большие помещения, строители были вынуждены пользоваться длинными рядами колонн. Увеличить величину пролетов удалось лишь после изобретения арки и свода, в которых камень работает на чистое сжатие. Римские строители акведука около г. Нима (Франция) довели размер пролета арки до 24,4м. Диаметр купола в мавзолее императора Адриана в Риме достигал 13,5м.

В поисках способа сооружать монументальные здания на основе любых местных ресурсов при помощи неквалифицированной рабочей силы легионеров и военнопленных под руководством опытного, хорошо обученного инженера римские строители применили изобретенный древними греками новый стройматериал - бетон, приготовляемый из щебня и известкового раствора. Возможности этого материала были использованы при строительстве Римского Пантеона, где цилиндрической формы здание высотой 22м при толщине стены 7м, диаметром в 43м перекрыто литым куполом, изготовленным из бетона.

Блоки из известняка или песчаника вырубались, обтесывались и пригонялись друг к другу. Штукатурка производилась из извести и гипса.

Изготовление кирпича являлось одним из старейших видов ремесла. В Египте кирпич делали уже за 4000 лет до н.э. Вначале его изготовляли из нильского ила и высушивали на солнце. Обычный размер 85х52х30 см. Используя опыт гончарного ремесла, человек стал обжигать кирпич-сырец, что повысило его прочность. Обожженный кирпич впервые стали употреблять в Древней Месопотамии и Древней Индии.

Строительство крупных сооружений потребовало решить задачу транспортировки больших тяжестей и их подъема на значительную высоту. Для этого широко использовался известный уже рычаг, затем был изобретен блок, на основе которого были созданы первые подъемные механизмы. Широко использовались катки.

В то время были созданы замечательные шедевры архитектуры (семь чудес света).

Горное дело

Обширное строительство требовало большого количества камня. Мягкие камни вырубали. Для добычи более твердых пород металлическим орудием делали врубы, куда вбивали сухие деревянные клинья. Эти клинья затем некоторое время размачивали водой: набухая, они рвали крепкий камень.

Характерной чертой горного дела при рабовладельческом строе является переход к добыче руд меди и олова. Новым способом, применявшимся вплоть до XVII в., является так называемый огневой способ добычи руды ( при котором порода в подземной выработке разогревалась, а затем обливалась холодной водой... .)

Переход к разработке более глубоких горизонтов потребовал новых средств для откачки воды. Для решения этой задачи стали широко применять водоотливные штольни, а также такие простейшие водоотливные механизмы, как архимедов винт и водочерпальные колеса.

Использовались также специальные методы обогащения при извлечении золота из руд.

 

Развитие военной техники

Воины Древнего Востока, Рима и Греции были вооружены луком и стрелами, копьем и мечом. Железный меч стал основным видом оружия. Постоянная военная опасность заставляла укреплять города стенами, рвами, насыпями и другими оборонительными сооружениями. Необходимость ведения как осады, так и обороны городов требовала создания осадных и оборонительных машин и механизмов. Особенно широкое применение они получили в Древней Греции. Военная техника, развитие которой стимулировалось непрерывными войнами, в эту эпоху делает огромный шаг вперед. Уже при Александре Македонском инженер Диад, руководивший осадой Тира и других городов, широко применял изобретенные или усовершенствованные им военные механизмы. По словам греческих и римских писателей, он придумал разборные осадные башни, специальные буры для сверления крепостных стен, лестницу для подъема на стены, тараны для разрушения стен.

При осаде города Родоса в 304г. до н.э. была построена грандиозная осадная башня, высота которой достигала 53м, и передвигалась она на 8 колесах.

Во время осады г. Сиракуз в 213-212 гг. до н.э. ученый Архимед сооружал оборонительные механизмы весьма большой силы. По единодушному свидетельству его современников, он построил метательные механизмы, при помощи которых можно было бросать на довольно большие расстояния огромные камни и целые бревна, топившие римские суда. При помощи сооружений, построенных Архимедом, защитники города зацепляли специальными захватами неприятельские корабли, поднимали их и, бросив вниз, топили. В результате римляне должны были отказаться от попыток взять город штурмом и перешли к длительной осаде и, только воспользовавшись внутренними раздорами в самом городе, захватили Сиракузы.

В рабовладельческом обществе широкое применение получает осадная техника. Были изобретены тараны для пробивания крепостных и городских стен, различные машины для метания камней, длинных стрел и зажигательных снарядов. В Греции и других государствах применялись метательные машины двух типов: баллисты и катапульты. Баллисты предназначались для разрушения стен, а катапульты - для поражения противника, который укрывался за оборонительными сооружениями. Метательные машины приходилось делать очень громоздкими (они весили до 6 т). При их помощи можно было метать камни и стрелы на расстояние до 500-1000м, причем вес бросаемых снарядов доходил до 150-200 кг.

Исходя из приведенных выше соображений, точнее можно обозначить этот период становления инженерии как прединженерный. Хронологические его рамки довольно широки - от 2-го-1-го тысячелетий до н.э. и до XVII-XVIII вв. современного летоисчисления.

Техническая практика великих древних цивилизаций Востока и античной эпохи дает богатый эмпирический материал - необходимую предпосылку для работы теоретической мысли. Но специфический научный аппарат, методы теоретического анализа и обобщения эмпирии, даже научная формулировка выдвигаемых практикой задач не могли быть выражены внутри самой предметно-практической деятельности, одними только ее собственными силами. Исследования показывают, что для этого необходимы также духовные предпосылки. Раннее научно-техническое знание не сформировалось, например, в Египте и Вавилоне, которые по уровню развития предметно-практической деятельности мало чем уступали Древней Греции, а кое в чем заметно превосходили ее. Формирование первых технических теорий (в частности, теории рычага, гидростатических и др.) оказалось возможным только на определенном этапе развития предметно-практической и абстрактно-теоретической мыслительной деятельности, на стыке или, вернее, на пересечении сфер материальной и духовной культур.

Переход от рецептурно-описательного знания, индуктивных обобщений и простых умозаключений к логически обоснованным системам дедуктивного вывода, составивший необходимую предпосылку рождения науки, имел глубокие корни в характере древнегреческой культуры. (В логике обычно опираются на два мощных метода рассуждения, дедукцию и индукцию. Дедуктивные рассуждения ведут от общего к частному. Индуктивные рассуждения ведут от частного к общему.)

Присущий ей дух состязательности (в споре, художественном творчестве и др.) охватил и сферу интеллекта. В древнегреческой культуре развились навыки логического рассуждения, экспликации понятий, приемы доказательства и опровержения, умение строить аргументацию и тому подобные предпосылки теоретического мышления. Расцвет древнегреческой рабовладельческой демократии, философии и других форм духовной культуры, создавших предпосылки научно-теоретического мышления, должен рассматриваться и как условие становления первых технических теорий.

По имеющимся сведениям, первым, кто отошел от наглядных методов исследования технических устройств и привлек к анализу принципа действия античных "машин" математический аппарат, был математик, механик, изобретатель и государственный деятель Архит из Тарента (429-348 гг. до н.э.). Именно Архит первым применил для изучения механизмов геометрические чертежи, создал механическое устройство (по-видимому, графопостроитель) для решения делосской задачи об удвоении куба. Механический подход к решению математических задач противоречил установкам Платона, друга Архита, сурово осудившего "низведение " теоретических идей до уровня "низкой" технической практики.

В технической практике IV-III вв. до н.э. существовали три главных проблемы, для решения которых был применен новый, основанный не только на прежнем опыте, но и на рациональном анализе, подход к осмыслению известных древним технических устройств и способов их применения: во-первых, центральная механическая проблема античности - проблема выигрыша в силе посредством применения технических устройств (в другой формулировке - проблема перемещения заданного груза на определенное расстояние с помощью данной силы); во-вторых, задача об условиях равновесия тел, находящихся под воздействием сил; а в-третьих, задача о распределении тяжести между опорами. Если не все, то многие механические задачи IV-III вв. до н.э. так или иначе сводились к умению определять плечи рычага, положение центра тяжести и условие равновесия тел. Практическое значение и даже теоретический аспект применения рычага были известны древним. Но не так просто было объяснить этот принцип или даже сформулировать его. Умея выделить рычаг в конструкциях пяти простых "машин" - рычага, ворота, блока, винта и клина,- античные механики долго не могли установить закон рычага.

В первом дошедшем до нас теоретическом труде о технике - "Механические проблемы" - принцип действия простых машин правильно сводился к принципу рычага, который объяснялся весьма загадочными "особыми свойствами (качествами) круга".

Такой подход впервые был преодолен в трудах Архимеда. Помимо общего развития культуры, предметно-практической деятельности и первых попыток теоретизации механики важнейшей предпосылкой статики Архимеда была созданная Евклидом первая в истории дедуктивная теоретическая система математического знания, которая была изложена им в знаменитых "Началах". Архимед сделал первые принципиально важные шаги в развитии теоретических представлений о технических средствах. Во-первых, он вышел на новый уровень абстракции, обеспечил дальнейшее развитие теоретизации предмета механики, выразившееся в отвлечении от конкретных особенностей рассматриваемых механизмов и в осмыслении обобщенных функциональных связей как теоретических моделей. Во-вторых, Архимед построил по классическому образцу Евклида систему логически (математически) обоснованных и теоретически интерпретированных научных знаний о механических свойствах искусственных материальных средств - первую в истории систему раннего научно-технического знания.

Вершина эллинистической теоретической деятельности в области техники - раннее научно-техническое знание, представленное статикой и гидростатикой Архимеда, есть принципиально важный, но все же начальный этап становления развитого научно-технического знания.

Последний свет научно-технической деятельности александрийской школы, породившей феномен Архимеда, донесли до нас фрагменты трудов Герона Александрийского и Паппа Александрийского. Но творчество поздних александрийцев не было типичным для этого периода. Развлекательные механические устройства типа движущихся игрушек Ктесибия и театра автоматов Герона Александрийского пользовались большим успехом, но не имели практического значения. 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 заняли они свое место и в истории автоматики.

Древнеримские инженеры прославились строительством Колизея, терм, водопроводов, дорог и т.п. К концу империи в Риме было сооружено 9 больших каменных мостов. К Риму вели 28 больших мощеных военных дорог. 11 водопроводов Рима ежедневно поставляли в город 700 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 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.

Общество на закате античности и в раннем средневековье практически не испытывало нужды в теоретическом анализе опыта применения технических средств. Потенциал рецептурного технического знания был более чем достаточным для уровня требований практики того времени. Предметно-практическая деятельность еще долгое время не выдвигала новых технических задач, требовавших научного подхода. Так обстояло дело в Евразии вплоть до классического средневековья.

(почему недостаточно рецептурно-технического знания?)

Развитие ремесла

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.

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.

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. 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 был получен чугун. При вторичной переплавке в горне получали сталь.

Первые доменные печи появились в Западной Европе в середине XIV в. Доменная печь XV-XVI вв. имела высоту 4,5 м, внутренний диаметр 1,8 м и в ней получали 1,6 т чугуна в сутки.

Обычно при одной доменной печи работало несколько кричных горнов, в которые загружался чугун (150-200 кг). Кричный передел протекал 1-2 часа. В сутки можно было получить около 1 т металла. Выход годного кричного железа составлял 90-92% веса чугуна.

 

Горное дело

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.

 

 

1.3.4 Крупнейшие изобретения: порох, бумага,

книгопечатание, очки, компас

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 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.

Время и место изобретения бумаги точно не известно. Китайские летописи сообщают, что бумага была изобретена около II в. н.э. Чай-Лунем. Производство бумаги затем перешло в Корею, Японию, Ср. Азию. В XI-XII вв. бумага появилась в Европе.

В IX в. н.э. в Китае началось печатание с печатных досок. Там же в XI в. началось печатание с наборных литер обожженной глины. В XIII в. в Корее были введены литеры, отливавшиеся из бронзы.

В Западной Европе книгопечатание возникло в конце XIV- начале XV в. Условной датой начала европейского книгопечатания с металлических наборных литер считается 1440 г. Автором изобретения был немец Иоганн Гутенберг. Для печатания были созданы ручные печатные станки.

Среди великих открытий и изобретений того времени находятся очки и компас. Место и время изготовления первых очков точно не известно. Первые очки появились в Венеции в XIII в. Потребность в очках вызвала развитие стекольного дела, и, в частности, шлифовки стекол. Изготовление и применение очков подготовили 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.

 

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

1.4 Техническая деятельность в период упадка феодализма и зарождения капиталистических отношений

 

1.4.1 Мануфактура, дифференциация и усовершенствование рабочих инструментов

Мануфактура возникла двумя путями. Первый путь - это объединение капиталистическим предпринимателем в одной мастерской ремесленников разных специальностей (гетерогенная мануфактура). Второй путь - это объединение в одной мастерской ремесленников одной специальности (органическая мануфактура).

Уже одно разделение труда при наличии даже простых орудий производства обеспечило значительный рост производительности труда. В XVIII в. небольшая мануфактура, в которой было занято всего 10 рабочих, при разделении труда производила в день 48 тыс. иголок. Один же ремесленник, выполняя все операции процесса производства иголок (до 92), мог изготовить в день не больше 20 иголок.

Происходит дальнейшее совершенствование, специализация и дифференциация простых орудий труда. Например, на некоторых английских железоделательных мануфактурах XVIII в. применялось свыше 500 молотков разнообразной формы, причем каждым из них производилась только одна операция.

Возникновение и распространение мануфактур подготовило условия для перехода к машинному производству.

 

1.4.2 Водяное колесо - основной двигатель

мануфактурного периода

Все орудия, которые раньше приводились в действие вручную или силой животных, например ручные мельницы, насосы, мехи и т.п., в мануфактурный период начинают приводиться в движение при помощи водяного (гидравлического) колеса.

Гидравлические колеса применялись уже в странах Древнего Востока: в Египте, Китае и Индии, водяные мельницы использовались в Древней Греции и в Риме, но только в мануфактурный период колесо стало главным двигателем в промышленности.

Во Франции мастер Р.Салем под руководством А. де Виля соорудил в 1682 г. крупнейшую гидросиловую установку из 13 колес, диаметр которых достигал 8 м. Колеса, установленные на реке Сене, приводили в действие 235 насосов, поднимавших воду на высоту 163 м. Эта система снабжала водой фонтаны королевских парков в Версале и Марли.

Однако даже такие колоссальные гидравлические двигатели не обладали достаточной мощностью. Самые большие колеса имели мощность не более 200 л.с. Мощность обычных водяных колес не превышала десятка л.с.

Развитие горного дела