4.3. Техническая революция: причины и последствия великих технических изобретений XVIII в.

В Европе в XVII — первой половине XVIII вв. быстро развивалось производство шерстяных и хлопчатобумажных тканей. Хлопок для анг­лийских текстильных мастерских и мануфактур поступал из заморских колоний. Американские хлопковые плантации обрабатывались невольниками — купленными в Африке рабами. Происходило это так. Изготовленные в Англии промышленные товары (в первую очередь — хлопчатобумажные ткани и разнообразные металлические изделия, особенно — мушкеты) вывозились на кораблях в Африку, где обменивались на рабов. Рабы на продажу в Америку, где на те же корабли загружали хлопок для текстильной промышленности Англии. Первая английская экспедиция отправилась за рабами в 1562 г. Последний корабль работорговцев вышел из порта Ливерпуля в 1807 г. Только в период с 1680 по 1786 гг. в заморские колонии было вывезено более двух миллионов африканцев. Таков страшный «секрет» — действительный «механизм» роста производства хлопка, тканей и металлических изделий, а значит, и развития английской текстильной и металлообрабатывающей промышленности в XVI-XVII вв., стремительный прогресс которой в конце концов привел к технической революции XVIII в.

Промышленный переворот (техническая революция) — исторический период (середина XVIII - начало XIX вв.), когда были сделаны великие изобретения принципиально новых технических устройств — энергетических, транспортных и рабочих машин, — приведших к воз­никновению машиностроительной промышленности и вытеснению ма­нуфактуры фабрично-заводским индустриальным производством, начался в текстильной промышленности. В 1733 г. английский ткач Джон Кей (1704-1764) изобрел челнок-самолет для ткацкого станка, заменивший руку человека в ряде рабочих операций и в результате повысивший производительность труда ткачей примерно в два раза. В 1738 г. плотник Джон Уайет изобрел машину, способную «прясть пряжу без пальцев». Но подлинный переворот в текстильной промышленности совершила прядильная машина периодического действия, которую Джеймс Хагривс назвал по имени своей дочери — «Дженни» (1760-е годы). За этим последовали изобретения механической прядильной машины (Аркрайт, 1769), прядильной машины с водяным двигателем (ватер-машина Аркрайта, 1769) и, наконец, высокопроизводительной машины непрерывного действия (мюль-машина Кромптона, 1799). Разрыв, образовавшийся между механизированным прядением и ручным ткачеством, был ликвидирован после изобретения механического ткацкого станка (сельский священник Картрайт, 1785-1786). В 1792-1793 гг. американец Уитни создает хлопкоочистительную машину. В результате последовавших после этого серии новых изобретений были созданы сельфактор (универсальная прядильная машина), кольцевая ватер-машина и механический ткацкий станок, полностью механизировавшие ткацкое производство.

Термин «механизация» — производный от слова механизм, которым обозначают несколько соединенных с двигателем и работающих вместе деталей (звеньев), предназначенных для преобразования движения одного или нескольких предметов в требуемые движения других предметов. (Например, преобразование возвратно-поступательного движения поршня двигателя во вращательное движение колес автомобиля или судового вала и винта. Другой пример: преобразование движения спускового крючка в движение бойка для производства выстрела из огнестрельного оружия). Крупнейшее техническое изобретение XVIII в. — созданный Джеймсом Уаттом (1736-1819) универсальный паровой двигатель (1774-1784), совершивший переворот в промышленной энергетике. Паровой двигатель глубоко преобразовал всю промышленность и положил начало «веку пара», как иногда называют время широкого распространения паровых энергетических машин. Отныне рабочие машины, до этого времени приводившиеся в движение главным образом водяными двигателями, уже не были «привязаны» к рекам. Первая фабрика, применившая паровой силовой привод к прядильным машинам, была основана в 1785 г. В 1810 г. в Англии действовало уже 5000 паровых двигателей. Это привело к быстрому развитию добычи каменного угля и металлургии. Развитие металлообрабатывающей промышленности ускорилось после того, как изобретатель и предприниматель Генри Модели (1771-1831) создал металлообрабатывающий станок с металлической станиной и крестовым поворотным суппортом, значительно увеличившими точность обработки деталей. Модели также создал станочную линию (1807) — прообраз современных технологий массового производства, изобрел ряд машин, инструментов и технологических процессов. основал первый станкостроительный завод. В 1807 г. Р. Фултон построил колесный пароход «Клермонт».

В 1814 г. начинается широкое применение паровозов. Первый па­ровозостроительный завод (1823 г.) основал англичанин Джордж Стефенсон (1781-1848) — инженер, изобретатель и предприниматель, строитель первой железной дороги общего пользования (1825). Он построил несколько моделей паровозов, в том числе — знаменитый паровоз «Ракета» (1829). Джеймс Несмит (1808-1890) — изобретатель и промышленник — создал несколько типов металлорежущих станков и паровой молот (1839). Паровой молот не просто увеличил производительность труда кузнецов, но и существенно улучшил качество изделий из металлических поковок. Кроме того, Несмит вошел в историю техники как основатель одного из первых крупных машиностроительных заводов (1834).

Так было положено начало эпохе машиностроения и индустриализации мировой промышленности. Машиностроением называют отрасль промышленности, в которой с помощью машин производятся другие машины. Индустрией — развитую промышленность, обеспечивающую расширенное производство продукции на основе крупного машиностроения, энергетики и развитых сырьевых отраслей народного хозяйства. Что же означает сам термин «машина»?

Древние греки в своем техническом арсенале насчитывали пять так называемых простых машин: клин, ворот, рычаг, каток, винт. Машинами они называли также устройства, с помощью которых достигались разного рода сценические эффекты в любимом ими театре: с помощью машин на сцене появлялись «из под земли» боги, герои поднимались «в небеса» и так далее. В современном понимании машина (от фр. machine) — не любое техническое устройство, а лишь выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов или информации. Энергетические машины, совершая механические движения, преобразуют энергию любого вида в механическую, или наоборот. Рабочие машины преобразуют свойства, форму или положение обрабатываемого предмета или материала. В их число входят и технологические машины, применяемые для преобразования (обработки) сырья, материалов или заготовок (полуфабрикатов) при производстве продукции на промышленных предприятиях. Транспортные машины перемешают предметы, т.е. преобразуют их положение. Если исходить из традиционного определения машин, информационные машины — название устаревшее и, строго говоря, применимое не ко всей информационной технике. Для современных электронных вычислительных машин оно и не совсем правильно, потому что компьютеры — не машины: в них механические движения служат лишь для выполнения вспомогательных операций. Но первые вычислительные машины были механическими, либо электромеханическими, поэтому и после перехода на электронную техническую базу их по традиции продолжают называть машинами.

Таким образом, обусловленная социальными причинами техническая революция XVIII в. началась с создания принципиально новых рабочих машин и была затем значительно усилена переворотом в энергетических и транспортных машинах. До революции в информационной технике тогда дело еще не дошло. Крупные технические изобретения, как и научные открытия, способны вызвать «цепную реакцию» дальнейших усовершенствований. Такой лавинный процесс, захвативший сначала смежные, а затем и удаленные области техники и науки, привел к рево­люционному перевороту в промышленности XVIII—XIX вв.

Отметим немаловажный для истории науки и техники факт: первые машины, положившие начало промышленной революции, могли быть и, действительно , были созданы на основе технических знаний, полученных опытным путем и накопленных в предшествующие периоды развития техники. Например, на техническом опыте были основаны первоначальные решения, положенные Уаттом в основу конструкции универсального парового двигателя. По крайней мере до середины XIX в. наука была еще слабым подспорьем в решении практических задач машиностроения. Но дальнейшее развитие машин «первой волны» промышленной революции потребовало уже иного подхода.

Значительно улучшить их конструкции и повысить коэффициент полезного действия можно было только при более глубоком познании законов природы, на основе практического применения научных теоретических знаний. Уже в конце XVIII - начале XIX вв. в физике (прежде всего — в механике), химии и других областях естествознания стали быстро развиваться новые разделы научных знаний, ориентированные не столько на познание природы, сколько на решение типовых технических задач. Так было положено начало зарождению технических наук — третьего крупного раздела науки, дополнившего возникшие ранее естественные и гуманитарные науки. В последующие годы при создании новых образцов техники инженер уже должен был обладать не только сведениями об устройстве, возможностях и способах действия ранее созданных технических средств, но и теоретическими знаниями о физических и других научных принципах, которые могут быть использованы в новом проектировании. В России в XVIII - начале XIX вв. жили и работали выдающиеся ученые, изобретатели и инженеры: М.В. Ломоносов (1711-1765) — первый русский естествоиспытатель мирового уровня, разносторонний ученый-энциклопедист, просветитель, первый русский академик, основатель Московского университета (1755); механик, изобретатель ряда технических устройств и приборов, а также винторезных и копировальных станков с суппортом Андрей Нартов (1693-1756); механик и теплотехник, создатель оригинальной конструкции парового двигателя и паровоза Иван Ползунов (1728-1766); автор ряда оригинальных механизмов, машин и приборов Иван Кулибин (1735-1818). Но их инженерная деятельность была крайне затруднена низким уровнем развития промышленности в России того времени и оказалась в основном невостребованной. Высшим научным учреждением России стала основанная Петром I Российская академия наук.