История промышленной революции

В период XVII века Англия начала обгонять мирового лидера Голландию по темпам роста капиталистических мануфактур, а позже и в мировой торговле и колониальной экономике. К середине XVIII века Англия становится ведущей капиталистической страной. По уровню экономического развития она превзошла остальные европейские страны, располагая всеми необходимыми предпосылками для вступления на новую ступень общественно-экономического развития — крупное машинное производство.

Промышленная революция сопровождалась и тесно с ней связанной производственной революцией в сельском хозяйстве, ведущей к радикальному росту производительности земли и труда в аграрном секторе. Без второй первая просто невозможна в принципе, так как именно производственная революция в сельском хозяйстве обеспечивает возможность перемещения значительных масс населения из аграрного сектора в индустриальный.

Паровой двигатель

Рис.3. Первая паровая машина Томаса Севери

Начало промышленной революции связывают с изобретением эффективного парового двигателя вВеликобритании во второй половине XVII века. Хотя само по себе подобное изобретение вряд ли бы что-то дало (необходимые технические решения были известны и раньше), но в тот период английское общество было подготовлено к использованию новшеств в широких масштабах. Это было связано с тем, что Англия к тому времени перешла от статичного традиционного общества к обществу с развитыми рыночными отношениями и активным предпринимательским классом. Кроме того, Англия располагала достаточными финансовыми ресурсами (так как была мировым торговым лидером и владела колониями), воспитанным в традициях протестантской трудовой этики населением и либеральной политической системой, в которой государство не подавляло экономическую активность.

Первой попыткой использования парового двигателя в промышленности считается водяной насос Томаса Севери, запатентованный в 1699 году. Но он не был успешным из-за частых взрывов бойлера и ограниченной мощности. Более совершенной была машина Томаса Ньюкомена, разработанная к 1712 году^. По-видимому, Ньюкомен использовал ранее полученные экспериментальные данные Дени Папена, который изучал давление водяного пара на поршень в цилиндре и поначалу нагревание и охлаждение пара для возвращения поршня в исходное состояние производил вручную.

Рис.4. Схема паровой машины Ньюкомена

Насосы Ньюкомена нашли применение в Англии и других европейских странах для откачивания воды из глубоких затопленных шахт, работы в которых без них производить было бы невозможно. К 1733 году их было куплено 110, из которых 14 — на экспорт. Это были большие и дорогие машины, очень неэффективные по современным стандартам, но они себя окупали там, где добыча угля обходилась сравнительно дёшево. С некоторыми усовершенствованиями их до 1800 года произвели 1454 штуки, и они оставались в употреблении до начала XX века.

Наиболее известная из ранних паровых машин разработки Джеймса Уатта была предложена в 1778 году, Уатт существенно усовершенствовал механизм, сделав его работу более стабильной. Одновременно мощность увеличилась примерно в пять раз, что дало 75 % экономию в себестоимости угля. Ещё более важные последствия имел тот факт, что на базе машины Уатта стало возможно преобразование поступательного движения поршня во вращательное, то есть двигатель теперь мог крутить колесо мельницы или фабричного станка. Уже к 1800 году фирма Уатта и его компаньона Болтона произвела 496 таких механизмов, из которых только 164 использовались как насосы. Ещё 308 нашли применение на мельницах и фабриках, а 24 обслуживали доменные печи.

В 1810 году в Англии насчитывалось 5 тыс. паровых машин, а в следующие 15 лет число их утроилось.

Рис.5 Паровая машина Уатта

Появление металлорежущих станков, таких как токарный, позволили упростить процесс изготовления металлических частей паровых машин и в дальнейшем создавать всё более совершенные и для разнообразных целей. К началу XIX в. английский инженер Ричард Тревитик и американец Оливер Эванс совместили бойлер и двигатель в одном устройстве, что позволило далее использовать его для движения паровозов и пароходов.

В то же время механизмы, использующие водную и ветряную энергию, ещё долго конкурировали с паровыми двигателями. В частности, до 1870 года в Соединенных Штатах большинство фабрик использовали энергию водяных турбин, а не паровых машин.

Текстильная промышленность

Рис.6.Модель прядильной машины XVIII в. из музея Вупперталя, Германия

Рис.7. Ткацкая фабрика в городе Реддиш, Великобритания

В начале XVIII века британская текстильная промышленность ещё была основана на обработке местной шерсти индивидуальными ремесленниками. Эта система называлась «коттеджной индустрией», так как работа выполнялась на дому, в небольших домиках-коттеджах, где проживали ремесленники со своими семьями. Требующее более тонкой обработки изготовление нитей из льна и хлопка в средневековой Англии широкого распространения не получило, поэтому текстиль из хлопка импортировали из Индии.

Изобретение в 1733 году летучего челнока увеличило спрос на пряжу. В 1738 году была создана машина, прявшая нить без участия человеческих рук, а в 1741 году близ Бирмингема открылась фабрика, прядильную машину на которой приводил в движение ослик. Владельцы фабрики, Пол и Вятт, вскоре открыли новую фабрику близ Нортгемптона, оснащенную уже пятью прядильными машинами с полусотней челноков на каждой, которая работала до 1764 года. Изобретателем — ткачом Джеймсом Харгривсом в 1765 году была изобретена механическая прялка «Дженни», на которой можно было работать с 16-18 веретенами. В 1771 году в Кромфорде, Дербишир, начала работать прядильная фабрика Аркрайта, который поощрял изобретательство, и его машины были усовершенствованы, теперь они приводились в движение водяным колесом. Кроме того, теперь кроме шерсти на новых машинах стало возможно обрабатывать и растительное волокно, импортируемое из Америки. К 1780 году в Англии насчитывалось 20, а ещё через 10 лет — 150 прядильных фабрик и на многих из этих предприятий работало по 700—800 человек.

В 1785 году Эдмунд Картрайт получил патент на механический ткацкий станок с ножным приводом, который в 40 раз увеличил производительность труда.

Затем водяное колесо начали заменять паровой машиной. В период с 1775 по 1800 год заводы Уатта и Болтона в Сохо выпустили 84 паровые машины для хлопчатобумажных фабрик и 9 машин — для шерстяных фабрик. К середине XIX века ручное ткачество в Великобритании почти совершенно исчезло. В текстильной промышленности большую роль сыграл так называемый сельфактор, обеспечивший механизацию прядильных процессов.

Машиностроение

Рис.8. Токарный станок 1811 года

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

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

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

Металлургия

Рис.9. Коулбрукдэйл ночью, Ф. Я. Лютербург Младший, 1801 год
Огни доменной печи в городе Коулбрукдейл

Увеличение числа машин вызвало повышенную потребность в металле, и это потребовало развития металлургии. Главным достижением этой эпохи в металлургии была замена древесного угля, использовавшегося средневековыми кузнецами, на каменноугольный кокс. Его ввёл в употребление в XVII веке Клемент Клерк и его мастера кузнечных дел и литья.

С 1709 году в местечке Коулбрукдейл Абрахам Дарби, основатель целой династии металлургов и кузнецов, использовал кокс для получения чугуна из руды в доменной печи. Из него поначалу делали лишь кухонную утварь, которая отличалась от работы конкурентов лишь тем, что её стенки были тоньше, а вес меньше. В 1750-х годах сын Дарби (Абрахам Дарби II) построил ещё несколько домен, и к этому времени его изделия были ещё и дешевле, чем изготовленные на древесном угле. В 1778 году внук Дарби, Абрахам Дарби III, из своего литья построил в Шропширезнаменитый Железный мост, первый мост в Европе, полностью состоящий из металлических конструкций.

Рис.10. Чугунный мост через Северн,Шропшир, Великобритания.

Для дальнейшего улучшения качества чугуна в 1784 году Генри Корт разработал процесс пудлингования. Рост производства и улучшение качества английского металла к концу XVIII века позволило Великобритании полностью отказаться от импорта шведского и российского железа. Развернулось сооружение каналов, позволявших перевозить уголь и металлы^.

С 1830 по 1847 год производство металла в Англии возросло более чем в 3 раза. Применение горячего дутья при плавке руды, начавшееся в 1828 году, втрое сократило расход топлива и позволило использовать в производстве низшие сорта каменного угля, С 1826 по 1846 год экспорт железа и чугуна из Великобритании увеличился в 7,5 раза.

Транспорт

Рис.11. Поезд на линииЛиверпуль-Манчестер

В конце XVIII века в Великобритании стали массово строить каналы для перевозки грузов (прежде всего, угля) речным транспортом.

Огромное значение имело появление железных дорог. Первый паровоз был построен в 1804 годуРичардом Тревитиком. В последующие годы многие инженеры пытались создавать паровозы, но самым удачливым из них оказался Георг Стефенсон, который в 1812—1829 года предложил несколько удачных конструкций паровозов. Его паровоз был использован на первой в мире железной дороге общественного пользования из Дарлингтона к Стоктону, открытой в 1825 году. После 1830 года в Великобритании началось быстрое строительство железных дорог.

Рис.12. Пароход Саванна

Роберт Фултон в 1807 году построил первый в мире пароход «Клермонт», который совершал рейсы по реке Гудзон от Нью-Йорка до Олбани. В 1819 году американский пароход «Саванна» впервые пересёк Атлантический океан, однако бо́льшую часть пути корабль прошёл под парусами, которые ещё долго сохранялись на пароходах в качестве вспомогательного движителя. Лишь в 1838 году (через 19 лет после «Саванны») английский пароход «Сириус» впервые пересёк Атлантический океан без использования парусов.

Связь

Первый электрический телеграф создал российский учёный Павел Львович Шиллинг в 1832 году. Впоследствии электромагнитный телеграф был построен в Германии — Карлом Гауссом иВильгельмом Вебером (1833), в Великобритании — Куком и Уитстоном (1837), а в США электромагнитный телеграф запатентован С. Морзе в 1837 году. Большой заслугой Морзе является изобретение телеграфного кода, где буквы алфавита были представлены комбинацией коротких и длинных сигналов — «точек» и «тире» (код Морзе). Коммерческая эксплуатация электрического телеграфа впервые была начата в Лондоне в 1837 году.

Рис.12. Основные телеграфные линии на 1891 год.

В 1858 году была установлена трансатлантическая телеграфная связь. Затем был проложен кабель в Африку, что позволило в 1870 году установить прямую телеграфную связь Лондон —Бомбей (через релейную станцию в Египте и на Мальте).

Химикаты

Промышленная революция сделала возможным промышленное производство некоторых наиболее востребованных на рынке химикатов, чем было положено начало развитию химической промышленности. Серная кислота была известна ещё в средние века, но получали её из окислов, образующихся при сжигании минеральной серы, в стеклянных сосудах. В 1746 году Джон Ребук заменил их на более объемистые свинцовые, чем значительно увеличил производительность процесса.

Другой важной задачей было производство щелочных соединений. Метод промышленного производства карбоната натрия был разработан в 1791 году французским химиком Никола Лебланом. Он смешивал серную кислоту с поваренной солью и получаемый сульфат натрия нагревал со смесью известняка и угля. Смесь продуктов реакции обрабатывали водой, из раствора получали карбонат натрия, а нерастворимые вещества (известняк, уголь и сульфид кальция) отбрасывали. Хлороводород поначалу также загрязнял атмосферу производственных помещений, но позже его научились использовать для получения соляной кислоты. Метод Леблана был прост, дешёв и давал значительно более доступный продукт, чем ранее использовавшийся метод получения соды из золы растений ^.

Рис.13. Туннель под Темзой, первый в Европе туннель под водной преградой, открытый в 1843 году. Для его строительства использовали цемент.

Карбонат натрия использовали во множестве производственных процессов, в том числе для изготовления мыла, стекла, бумаги, а также в текстильной промышленности. Серная кислота кроме производства соды также находила применение для удаления ржавчины с металлических изделий и в качестве отбеливателя для тканей. Лишь к началу XIX в. Чарльз Теннант и Клод Луи Бертолле разработали более эффективный отбеливатель на основе хлорной извести. Фабрика Теннанта по производству нового отбеливателя в течение длительного времени оставалась крупнейшим в мире химическим предприятием.

В 1824 году британский каменщик Джозеф Аспдин запатентовал химический процесс производства портландцемента. Он заключался в спекании глины с известняком. Далее смесь перемалывали в порошок, смешивали с водой, песком и гравием, в результате чего получалсябетон. Через несколько лет инженер Марк Изамбар Брюнель применил бетон для строительства первого в мире водонепроницаемого тоннеля под рекой Темзой, а в середине XIX в. его использовали для сооружения современной городской канализации.

Газовые фонари

Ещё одним достижением промышленной революции стало уличное освещение. Его появление в британских городах стало возможным благодаря шотландскому инженеру Уильяму Мёрдоку. Он изобрёл процесс получения светильного газа путём пиролиза каменного угля, а также способы его накопления, транспортировки и использования в газовых фонарях. Первые газовые светильники были установлены в Лондоне в 1812—1820 годы. Вскоре большая часть угля, добываемого в Великобритании, шла на нужды освещения, так как оно не только повышало комфорт и безопасность на городских улицах, но и способствовало удлинению рабочего дня на фабриках и заводах, ранее зависевших от освещения сравнительно дорогостоящими свечами и масляными лампами.