Техника как средство деятельности

Этому периоду развития техники свойственно использование в механизмах колеса, шарнира, ползуна, клина, употреблявшихся в ручной технике. Широкое распространение получают коромысловые механизмы, повозки, подъемные механизмы, в которые использовались блоки и вороты. Каменное строительство требовало при сооружении крепостных зданий подъемных мостов. Здесь применяли системы блоков и воротов. Повсеместно были распространены мощные пружинные токарные станки с ножным приводом. Использовали различные сверлильные станки. Совершенствовались широко распространенные в то время ткацкие станки, что способствовало улучшению тканей. Ремесленники изготовляли многочисленные предметы домашнего обихода и утварь, механизмы и приспособления, среди которых видное место занимали механические замки, капканы, ловушки и другие устройства.

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 непосредственно из железной руды. Но крайне низкая степень извлечения железа из руды ( не больше 50 % ) и очень незначительная производительность не удовлетворяли увеличивающегося спроса на металл. Сыродутный способ стал постепенно вытесняться двухступенчатым способом получения железа: сначала получали чугун, потом, при повторной переплавке в горне, железо. Увеличение и улучшение выплавки и обработки металлов вызвали изменение техники горного дела, которое превращается в особую сферу трудовой деятельности. Ее члены занимались добычей полезных ископаемых и производством из них орудий труда, оружия, украшений и чеканкой монет.

В период феодализма в Европе стали использоваться крупные изобретения, которые сыграли большую роль в дальнейшем развитии производительных сил. К таким изобретениям относятся порох, бумага, книгопечатание, очки и компас.

Применение дымного или черного пороха в качестве метательного средства положило начало огнестрельной артиллерии, которая вызвала настоящую революцию в военном деле , оказало колоссальное влияние на металлургию и горное дело.

Книгопечатание сыграло решающую роль в развитии техники, науки, культуры. Книгопечатанию предшествовало изобретение бумаги. Книгопечатание, т.е. размножение текстов и иллюстраций путем прижимания бумаги или другого материала к покрытой краской печатной форме, пришло на смену медленному и трудоемкому процессу переписывания книг от руки. Вначале в Европе появился способ печатания с досок, на которых вырисовывались изображения и текст. В середине 15 века способ печатания с досок становится недостаточным для удовлетворения потребностей общества и на его смену приходит книгопечатание с подвижных литер.

Оптические очки появились в 13 веке в Венеции, где в то время производилось очень хорошее стекло. Массовая потребность в очках вызвала развитие стекольного дела, особено шлифовального. Изготовление и применение очков подготовило изобретение подзорной трубы и микроскопа. Очки заложили основы новой области знания - оптики.

Использование магнетизма и создание компаса позволило человеку значительно расширить масштабы путешествий как на суше, так и на воде. Первый компас в Европе представлял собой магнитную стрелку, укрепленную на пробке, которая плавала в сосуде с водой. В начале 14 века этот компас был усовершенствован и к стрелке прикрепили легкий круг, разделенный на 16 частей (румбов).

Справедливости ради отметим, что многие из важнейщих изобретений средневековой Европы значительно раньше были сделаны на Востоке. Так, еще в начале нашей эры в Китае были известны зажигательные смеси , а в начале 13 века - дымный порох. Там же Чай-Луном во 2 веке была изобретена бумага, а в 9 веке - книгопечатание из досок.

До середины 15 века прогресс техники на Западе совершался крайне медленно. Новые изобретения внедрялись с трудом. Техника того времени почти не нуждалась в систематическом изучении природы; она не оказывала значительного стимулирующего влияиня на развитие естественнонаучных представлений о природе. Зато на науку оказывало влияние религия, заставляя науку развиваться в виде алхимии, астрологии, магии, кабалистике чисел и других нанеучных представлений, которые расцветают пышным букетов во всякие переломные моменты истории в том числе и сейчас.

Одновременно на Востоке, в отличие от задушенной религиозным дурманом западноевропейской науки, народы Средней Азии и арабы сделали много важных естественнонаучных открытий и наблюдений. Здесь следует упомянуть Авиценну - философа-естествоиспытателя, врача, математика , поэта и социолога; Бируни - математика, астронома, ботаника и минеролога и многих других. Однако при всей важности открытий ученых Востока они еще не могли привести к созданию естествознания как систематической, опытной науке. Естествознание как науку переживала еще свой подготовительный период.

Во второй половине 15 века в связи с зарождением капиталистического хозяйства усилилась потребность в расширении рынков сбыта, увеличился спрос на драгоценные металлы. Это создало предпосылки для великих географических открытий. Изобретение компас, различных оптических приборов, развитие техники морского дела, а также картографии обеспечило возможность далеких морских путешествий. Открытие Христофором Колумбом Кубы, Гаити и Багамских островов и Джоном Каботом побережья Северной Америки положили начало целой серии новых географических открытий. В связи с возникновением мировой торговли и мирового рынка ремесла оказались уже не в состоянии удовлетворить возросший спрос на товары. Это ускорило переход от мелкого ремесленного производства к крупному капиталистическому. Начальная стадия этого перехода характеризуется мануфактурой внутри которой происходит разделение труда, что привело к совершенствованию, специализации и дифференциации орудий труда. Но производство в это время еще основывалось на ручной технике.

Характерной особенностью дальнейшего развития техники мануфактуры является распространение орудий труда, приводимых в действие силами природы. Основным двигателем становится водяное (гидравлическое) колесо, которое применяется во всех видах производства. Все орудия, которые раньше приводились в действие вручную или силой животных, например, ручные мельницы, насосы, мехи и т.п., начинают приводиться в движение при помощи гидравлического колеса. В зависимости от высоты напора воды различают три типа водяных колес: нижнебойные, среднебойные и наливные или верхнебойные колеса. Развитие водяного колеса и широкое применение его в производстве привело к другим изобретениям, которые в дальнейшем послужили основой для решения целого ряда важных технических задач. Так, И.Гелл сконструировал водяной двигатель, получивший название водостолбовой машины, которая в дальнейшем была значительно усовершенствована. Однако развитие производства выдвигает задачи создания более мощного двигателя, что стимулирует поиск двигателя использующего энергию пара.

Гидравлические двигатели получили наиболее широкое применение в горной промышленености для привода подъемных, водоотливных, вентиляционных установок, дробильных и транспортных механизмов. Развитие горного дела способствовали прогрессу в области металлургии. Изменилась техника доменного производства, увеличились размеры доменных печей, черная металлургия перешла к использованию кокса получаемого из каменного угля. Развивается литейное производство, т.е. изготовление фасонных изделий (отливок) путем заливки литейных форм жидким металлом или сплавом. Замечательными памятниками литейного дела того времени являются "царь-колокол", находящейся сейчас в Кремле и конная статуя Петра в Санкт-Петербурге. При производстве орудий стали отливать орудийные стволы из бронзы, а в дальнейшем из чугуна.В текстильном производстве начинает применяться самопрялка, к которой в дальнейшем был присоединен ножной педальный механизм.

В развитии техники 17-18 веков большую роль сыграли часы и мельница. В глубокой древности использовались солнечные часы, а несколько позже водяные. В 13 веке появились механические часы башенного типа с одной стрелкой, приводимые в движение грузом. В конце 15 века были изобретены пружинные переносные часы, дававшие также приблизительное показание времени. Лишь в 17 веке Х.Гюйгенс произвел полный переворот в этом деле, применив в качестве регулятора в стационарных часах маятник и в переносных - упругую спираль. Он же применил балансир и изобрел анкерный спуск.

Второй материальной основой для создания машинного производства являлись мельницы. Ветряные мельницы так же как и водяные строились еще в древнем Египте. До конца 18 века в основном знали мельницы двух типов - козловые и шатровые, которые могли вручную поворачиваться "на ветер". Позже создаются мельницы "автоматические", которые поворачиваются "на ветер" при помощи приспособлений. В механизме мельницы зародились достаточно сложные автоматические устройства. Мельница была основой, на которой конструировались все производственные машины мануфактурного периода в такой же мере, как часы были основой для создания многочисленных автоматов.

В мануфактурный период были не только созданы условия для дальнейшего перехода к машинному производству, но и сделаны отдельные попытки применения машин. Особенно быстро развиваются машины-двигатели, но спорадически начинают применятся в подготовительных и вспомогательных процессах и рабочие машины с помощью которых изменяются форма, свойства, состояния и положения предмета труда. Этот период характеризуется резким увеличением числа изобретений и усовершенствований, которые требовались для зарождающейся машинной индустрии.

Во второй половине 15 века, когда Западная Европа начала переживать эпоху Возрождения, происходит процесс формирования естествознания, чему не в малой степени способствовали Леонардо да Винчи, Николай Коперник и другие ученые. Считая практику невозможной без теории Леонардо да Винчи занимался математикой, механикой, физикой, астрономией, геологией, ботаникой, анатомией, физиологией и сделал ряд замечательных изобретений, намного обогнавших свое время (летательный аппарат, парашют, вертолет, подводная лодка, печатный станок и др.). В первый период своего развития наибольших успехов достигла механика. Распространенные на солнечную систему законы механики привели к научной революции, выразившейся в разрушении геоцентрической картины мира Птолемея и в создании в 16 веке Николаем Коперником гелиоцентрического учения. Центральное место в борьбе за новое естествознание занимает Галилео Галилей, который является основоположником механики, сформулировавшим основные кинетические понятия (скорость, ускорение), сформулировал исходный закон динамики - принцип инерции, открыл законы колебания маятника, первый выдвинул идею относительности движения и сделал ряд открытий в области астрономии. Окончательное признание гелиоцентрическая система мира получила в трудах И.Кеплера, открывшего законы движения планет. И.Ньютон, сформулировав эти законы под углом зрения общих законов движения материи, завершил период механического естествознания.

В качечстве основных итогов развития техники мануфактурного периода можно отметить следующие:

- развитие мануфактуры привело к специализации орудий труда, к их значительному усовершенствованию, вследствие чего оказалось возможным перейти от ручных орудий труда к машинам.

- доведя до высшей степени разделение труда внутри производства мануфактура упростила многие операции, которые свелись к таким простым движениям, что стала возможным замена руки рабочего машиной.

- историческая роль мануфактуры состояла в том, что она подготовила необходимые условия для перехода к машинному производству.

- в мануфактурный период появляются первые рабочие машины, которые, однако, получают спорадическое применение.

- основным двигателем мануфактур становится гидравлическое колесо.

- большое значение для развития крупной машинной индустрии имели часы, которые явились первым автоматом, созданным для производственных целей.

- дальнейшее развитие получают горное дело и металлургия. В военной технике происходят изменения в всязи с широким применением огнестрельного оружия.

- возникает естествознание как наука в форме механистического естествознания.

Исходным пунктом перехода от мануфактурного производства к машинно-фабричному было применение рабочих машин, которые явились главной частью развитой совокупности машин так как они непосредственно воздействовали на предмет труда. Рабочая машина - это совокупность тех же инструментов, которые раньше применялись рабочими в мануфактурном производстве. Но она одновременно действует большим количеством орудий.

Рабочие машины стали внедрятся прежде всего в текстильном производстве Англии. Д. Кей изобрел механический ( самолетный) челнок для выработки тканей. Д.Уайет построил модель прядильной машины, имеющей вытяжной аппарат. Д.Харгривс на самопрялке "Дженни" заменил руку прядильщика прессом в котором одновременно можно было зажать не одну, а несколько нитей. Р.Аркрайт создал ватермашину, приводимую в действие водяным колесом. С.Кромптон сконструировал станок, в котором было вначале 400, а впоследствии 900 веретен.

Увеличение размеров рабочей машины потребовало более мощного двигателя. После изобретения парового котла Д.Папеном, парового насоса Т.Севери и пароатмосферной машины Т. Ньюкомена был создан Д. Уаттом первый действующий универсальный паровой двигатель. При этом Д.Уатт решил много технических задач: он изобрел золотник, применил для выравнивания вращательного движения маховое колесо, создал несколько способов преобразования прямолинейного движения во вращательное и механический центробежный регулятор. Этот двигатель по своему техническому применению был универсальным и сравнительно мало зависящим от тех или иных условий места его работы.

Основной задачей дальнейшего технического прогресса стало техническое перевооружение промышленености, изобретение и распространение рабочих машин в машиностроении. Для превращения ручного токарного станка, который в то время был главным техническим средством при обработке металлов, в рабочую машину был необходим резцедержатель (суппорт), т.е. механизм, заменяющий руку человека при работе на станке. Постройка Г.Моделем токарно-винторезного станка со сменным ходовым винтом сделало возможным производить машины машинами. Создавался новый уклад техники, свойственный машинно-фабричному производству.

Технический переворот в машиностроении стимулировал развитие металлургии, поскольку роль металла как основного материала для изготовления машин значительно возросла. Черная металлургия переходит на новые методы производства чугуна и переделки его в железо и стимулирует дальнейшее развитие техники горного дела. Одновременно развивается техника земледелия где создаются из металла машины для обработки земли ( плуги, бороны), посева ( сеялки всех родов), уборки зерновых культур ( жатвенные машины) и обработки злаков (молотилки, веялки, сортировки).