из
УЧЕБНИК ДЛЯ ВУЗОВ .Шь
Г. Н. Зайцев, В. К. Федюкин,
С. А. Атрошенко
ИСТОРИЯ
техники и технологий
Под редакцией профессора В. К. Федюкина
Допущено
Учебно-методическим объединением по образованию
в области производственного менеджмента
в качестве учебника для студентов,
обучающихся по специальности
080502/1 — «Экономика и управление
на предприятии машиностроения»
ПОЛИТЕХНИКА
ИЗДАТЕЛЬСТВО
Санкт-Петербург 2007

УДК 62(09)
ББК 34.4/Б73
3-17
Рецензент ы: д-р техн. наук В. В. Дуборенко (ИПМаш РАН), д-р техн.
наук, профессор М. М. Спдшчшч (СПбТТУ)
Лайцоп Г. II.
3-17 История техники и технологий: Учебник/Г. Н. Зайцев,
И. К. Федю к и и, С. А. Атрошенко; под ред. проф. В. К. Фе-
дюкипн. — СПб.: Политехника, 2007. — 416 е.: ил.
ISBN 978-5-7325-0605-1
Изложена история развития техники и технологий от первобытного
общества до конца XX в. Подробно рассмотрено развитие основных
машиностроительных технологий в мире и в России со времен Древней
Руси: ковка и штамповка, сварка, литье и обработка резанием и др.
Учебник соответствует требованиям учебной программы
дисциплины «История техники и технологий» и предназначен в основном
студентам, обучающимся специальностям 080502/1 (060800) «Экономика
и управление на предприятии машиностроения» и 220501 (340100)
«Управление качеством» со специализацией «Управление качеством в
производственно-технологических системах». Он может быть полезен
студентам, обучающимся но направлению 521502 «Менеджмент
(производственный)», студентам инженерных и других специальностей,
изучающим историю техники и научно-технического развития
производственной сферы экономики, а также аспирантам и специалистам,
интересующимся историей техники и технологий.
УДК 62(09)
isiin щи г>тмя-niua-i ВВК 34.4/Б73
911II III II II УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
111 III 111 II 111 II III III IIII! Зайцев Геннадий Николаевич,
lllllllii III I 111 I ii II li| Федюкин Вениамин Константинович,
9785732 5060511 Атрошенко Светлана Алексеевна
ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ
Заведующая редакцией Е. В. Шарова. Редактор В. И. Важенко.
Переплет художника М. Л. Черненко.
Технический редактор Т. М. Жилич. Корректоры 3. С. Романова,
Н. В. Соловьева, Е. П. Смирнова. Компьютерная верстка А. И. Цветковой
Сдано в набор 19.01.2007. Подписано в печать 12.07.2007.
Формат издания 60x90 Vi6- Гарнитура SchoolBook. Печать офсетная.
Бумага офсетная. Усл. печ. л. 26,0. Уч.-н.чд. л. 26,1. Тираж 3000 экз.
Заказ 1600.
ОАО «Издательство "Политехника"».
191023, Санкт-Петербург, Инженерная ул., 6.
Отпечатано с готовых диапозитивов в ГУП РК «Республиканская
типография им. П. Ф. Анохина».
185005, г. Петрозаводск, ул. «Правды», 4.
ISBN 978-5-7325-0605-1 ©Издательство «Политехника», 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ
С момента своего появления в первобытном обществе и
до наших дней человек стремится улучшить качество
своей жизни путем применения различных орудий,
механизмов, машин и приборов, а также более эффективных
технологий их изготовления. Изучение опыта
предшествующих поколений необходимо для создания современной
высококачественной техники, с использованием
прогрессивных технологий.
Будущим инженерам-экономистам,
экономистам-менеджерам и инженерам-менеджерам по качеству необходима
соответствующая информационная база перед изучением
современных инженерных и экономических дисциплин.
Данная информационная база включает обзор основных
видов техники и технологий в их историческом развитии.
Студентами, обучающимися по специальности
«Экономика и управление на предприятии машиностроения»
вопросы истории техники и технологий изучаются в
разделах дисциплин: «Материаловедение», «Машины и
оборудование», «Технология машиностроения», «Методы оценки
технического уровня машин» и др. Для студентов,
обучающихся в Санкт-Петербургском государственном
инженерно-экономическом университете (СПбГИЭУ) по
специальности 340100 «Управление качеством», в
производственно-технологической деятельности применительно к
машиностроению введена специальная дисциплина «История
техники и технологий», и учебник написан в соответствии с
рабочей программой этой дисциплины, утвержденной
учебно-методическим советом СПбГИЭУ.
Учебник состоит из двух разделов: «Всеобщая история
техники и технологий» и «Основные технологии и
средства производства техники».
Учебник предназначен для студентов, начинающих
изучать инженерно-технологические дисциплины, и
является, по существу, введением в машиноведение, поэтому он
не претендует на детальное изучение развития каждого вида
техники и технологий.
Основным содержанием учебника является изложение
истории создания энергетических, подъемно-транспортных,
металлообрабатывающих и военных машин. Из
машиностроительных технологий рассматривается развитие четы-
3

рех основных методом иаготовления деталей: ковки и
штамповки, литья, (-парки и обработки резанием.
Цель учебники показать последовательность
повышения кпчеспш мшиин и механизмов от первобытного об-
ЩССТНН ДО ИИЧП.ПИ XXI в.
Учобшпс пшчипцеи именно истории техники и
технологий, поэтому иопросы истории науки в нем не рассматри-
ннютсн.
И учебнике отражен опыт преподавания дисциплины
«История техники и технологий» и других дисциплин,
включающих разделы по истории техники и технологии,
на кафедре управления качеством и машиноведения Санкт-
Петербургского государственного
инженерно-экономического университета.
Авторы благодарят Галину Михайловну Гришанину за
компьютерный набор и помощь в оформлении рукописи
данного учебника.

ВВЕДЕНИЕ
История (от греч. historia — рассказы о прошедшем и
узнанном) представляет собой комплекс наук
(исторические науки), изучающих процессы развития общества и
природы во всем их многообразии. Изучаются факты,
события и процессы на базе исторических источников, чем
занимаются источниковедение и ряд вспомогательных
исторических дисциплин. История общества состоит из
всемирной (всеобщей) и истории отдельных стран и народов
(например отечественная история) и подразделяется на
истории различных общественных формаций — от истории
первобытного и рабовладельческого общества до новейшей
истории. История изучает также различные стороны
культуры, науки и техники.
Под историей техники и технологий следует понимать
науку о развитии процессов производства материальных
благ в условиях различных общественных формаций. Она
показывает, какие средства труда применяли люди в
разные времена, как менялись производственный опыт и
навыки к труду в процессе производства. Иначе говоря,
история техники — это общественная наука, изучающая
развитие одного из главных видов деятельности людей —
производство продукции с помощью технических средств.
Способ производства материальных благ является
воплощением единства производительных сил и
производственных отношений. История техники изучает процесс
развития производительных сил, а экономическая теория —
производственные отношения, управление производством
и распределение материальных благ на различных этапах
развития общества людей.
Считается, что проблемы истории техники должны
исследоваться и преподаваться преимущественно
специалистами, знающими технические науки, а не
представителями социально-экономических наук. В противном случае
нельзя будет проследить технические изменения, вскрыть
закономерности развития техники, увидеть диалектику
в развитии средств труда. Только специалист,
одновременно хорошо знающий технику, историю, философию,
экономическую теорию и другие общественные науки,
способен всесторонне рассмотреть важнейшие проблемы
исторического развития техники.
5

ИсМория техники — это методологическая наука,
занимающаяся изучением фактов и общих законов
развития производительных сил на разных ступенях развития
общества. История техники немыслима без истории
технологий ее создания и использования. Поэтому под общим
названием «История техники» обычно понимается
фактически история техники и технологий производства как
самой техники, так и иной продукции, получаемой с
помощью техники. Следовательно, данную дисциплину
правильнее нааыпать «История техники и технологий».
История техники и технологий — самостоятельная,
институционно оформившаяся отрасль исторической
науки, дисциплинарное формирование которой происходит
и и настоящее время.
Сегодня история техники и технологий может быть
охарактеризована следующими положениями:
1) имеет междисциплинарный характер;
2) это комплексная наука: одновременно гуманитарная,
естественно-научная и техническая;
3) история техники и технологий — интегральная наука:
объединяет на новом уровне достижения отдельных
научных направлений и не является простой суммой знаний;
4) история техники и технологий — постоянно
изменяющаяся наука: пополняется новыми знаниями,
концепциями и фактами;
5) история техники и технологий представляется как
фонд знаний, необходимый для междисциплинарного
взаимопонимания, взаимодействия и общения специалистов.
Место истории техники и технологий среди других
дисциплин определяется ее комплексным интегральным
характером.
В центре структуры дисциплины «История техники и
технологий» находится своеобразное «ядро», включающее
три важнейших блока: понятийный аппарат,
историографию, структуру и инфраструктуру истории техники. К
периферийным блокам относятся: цели и задачи, предмет,
информационная база, методы, место истории техники среди
других дисциплин. Особенностью данных
основополагающих блоков является наличие обратных связей с ядром и
связей между собой. Схема имеет обобщающий характер
и может быть использована при изучении других
дисциплин.
Цели истории техники и технологии (как научной и
учебной дисциплины):
6

Цели
и задачи
" \
N ►
Информационная
база
_з^^_
Понятийный
аппарат
Историография
Струтура
и инфраструктура
Методы
Место среди
других дисциплин
Структура теоретико-методических основ истории техники и
технологий
• содействовать постоянному повышению качества
общекультурного и научно-технического уровня общества;
• создавать и поддерживать историко-техническую
среду как органическую часть всех современных социальных
институтов: образования, науки, экономики и др.;
• служить основой для интеграции естественно-научной,
технической и гуманитарной форм единого по своей
природе знания;
• постоянно вводить в научный и культурный оборот
новые фактические и концептуальные историко-техниче-
ские знания;
• создавать фактологическую и концептуальную основу
для разработки вероятностных моделей
научно-технического и социального развития общества;
• служить естественным основанием для
прогнозирования нового знания — история как форма теории и
инструмент познания.
Задачи истории техники и технологии:
7

• поиск, систематизация, анализ и обобщение историко-
техиичСских фактов;
• расширение информационной базы для исследований;
• выявление и обоснование законов и закономерностей
научно-технического развития;
• анализ роли и значения техники в
культурно-историческом развитии;
• совершенствование методологического обеспечения
исследовательской практики (уточнение понятийного
аппарата, углубление анализа текстов и вещественных
источников, создание и критика концептуальных моделей
описания и объяснения историко-технического знания,
расширение практики использования экспериментальной
проверки и математического описания исторического знания,
радикальное расшпрение использования современных
компьютерных технологий в истории техники);
• исследование особенностей развития техники в
отдельные периоды, в отдельных регионах и странах;
• рассмотрение вопросов приоритета.
Предметом истории техники и технологии является
изучение развития производительных сил обществ. При этом
используются:
• информация о событиях и творцах истории техники;
• материальные памятники истории техники;
• процессы получения, обоснования технического
знания в различных культурно-исторических условиях
(контекстах);
• структура и содержание научно-технического знания.
История техники и технологий состоит из всеобщей
истории и специальных историко-технических разделов этой
науки.
Всеобщая история техники и технологий изучает то
общее, ч!то есть в историческом развитии техники и
технологий всех народов.
Специальные историко-технические разделы изучают
частные закономерности технического развития отдельных
отраслей производства в разных странах или
отличительные особенности техники и технологий различных
народов в хронологической последовательности, с учетом
социально-экономических условий.
Специальные историко-технические разделы науки
призваны исследовать те закономерности, которые
характерны для развития того или иного вида техники, показать,
какие орудия труда и методы производства были созданы
8

человечеством в разные исторические периоды для
решения вопросов производства материальных и культурных
ценностей, какими были средства передвижения и связи и
т. д. Задачами этих частей науки являются рассмотрение
принципов и конструкций отдельных машин и орудий
труда, которые создавались и применялись в той или иной
области техники, изучение эволюции технологических
методов и способов отдельных производств, обобщение
навыков людей к труду и их опыта производства в
конкретных отраслях народного хозяйства.
Специальные историко-технические дисциплины науки
обязаны показывать вклад отдельных народов в развитие
мировой сокровищницы техники, изучать биографии
выдающихся представителей науки и создателей техники.
К специальным историко-техническим научным
дисциплинам относятся «История горной техники», «История
энергетики», «История машиностроения», «История
военной техники» и др. Эти специальные
историко-технические дисциплины обеспечивают связи и переходы,
которые существуют между историей техники и технологий и
отдельными техническими науками.
Во всеобщей истории естествознания и техники изучают:
теорию и методологию науки; место и роль техники и
технических наук в развитии общества; общую историю техники;
историю общетехнических наук; историю отраслей
промышленности: энергетики, радиоэлектроники, горного дела;
металлургии и металловедения; машиностроения; военной
техники; технологий производства химических продуктов;
силикатных производств; строительства; сельскохозяйственной
техники; пищевых производств; лесозаготовительных,
лесоперерабатывающих, лесохимических, целлюлозо-перераба-
тывающих производств; полиграфии; производств легкой
промышленности; фото и кинотехники; транспорта и т. п.
Дисциплина «История техники и технологий»
базируется на школьных предметах по истории, физике, химии.
Она связана с дисциплинами, изучаемыми одновременно
с ней, как история, культурология, информатика, квали-
тология, — и создает информационную базу для освоения
дисциплин инженерного и управленческого циклов.
Впервые курс истории техники был включен в учебные
планы средних специальных учебных заведений
различных профилей в 1918 г.
14 мая 1921 г. общее собрание Академии наук приняло
решение о создании в системе Академии наук Постоянной
9

комиссии по изучению истории науки, в 1922 г.
переименованной в Комиссию по истории знаний.
В 1918-1929 гг. шло накопление фактов, создание
учебных пособий и монографий, издание статей и сообщений
как по общим вопросам истории техники, так и по
развитию отдельных областей техники. В эти годы были
организованы группы исследователей по изучению истории
техники при научно-технических обществах. Например,
в Москве работал кружок истории науки и техники под
руководством П. К. Энгельмейера.
В 1928 г. по инициативе В. В. Данилевского были
основаны первые кафедры по истории техники (в Харьковском
университете и в других вузах).
В 1930-1931 гг. курс истории техники стали читать
в Московском горном институте, Ленинградском
политехническом институте (ЛПИ) и других вузах.
29 марта 1932 г. Комиссия по истории знаний была
реорганизована в Институт истории науки и техники АН СССР,
который первоначально работал в Ленинграде, а в 1936 г.
переведен в Москву. В институте исследования велись
в трех секциях: истории техники, истории науки и
истории Академии наук.
В секции истории техники под руководством академика
В.Ф. Маткевича проводилась подготовка к изданию мно-
готомника «Всеобщей истории техники».
В 1932 г. одним из основных исследовательских
центров по истории техники стала Государственная Академия
истории материальной культуры (в 1937 г. переименована
в Институт истории материальной культуры АН СССР).
Академией было опубликовано большое число работ по
истории докапиталистической техники и технологии.
Одновременно с созданием Ленинградского института
истории техники АН СССР была организована Комиссия по
марксистской истории техники при Комитете высшего
технического образования при ЦИК СССР. После переезда
института в Москву Комиссия была объединена с
институтом.
В 1938 г. Институт истории науки и техники при АН
СССР был закрыт, и исследования по истории техники
велись на кафедрах вузов. Например, в ЛПИ
исследованиями по истории техники руководил член-корреспондент АН
СССР М. А. Шателен (1866-1957). Затем при Президиуме
АН СССР была создана постоянно действующая Комиссия
по истории техники.
10

В 1930-1941 гг. уже во многих вузах преподавалась
история техники и велись исследования.
В 1941 г. по решению Президиума АН СССР была
создана специальная Группа по истории техники Урала под
руководством академика И. П. Бардина. В 1942 г. Группа
по истории техники Урала преобразована в Группу по
истории техники при отделении технических наук АН СССР.
В 1944 г. эта группа переименована по предложению вице-
президента АН СССР академика А. А. Байкова (1870-1946)
в Комиссию по истории техники при отделении
технических наук АН СССР.
В 1944-1954 гг. разрабатывалась отечественная
история техники.
В 1948 г. на коллегии Минвуза СССР завкафедрой
истории техники ЛПИ В. В. Данилевский сделал доклад о
преподавании истории техники. На основании этого доклада
министр высшего образования СССР СВ. Кафтанов издал
приказ о преподавании истории техники в высших
учебных заведениях.
С февраля 1949 г., после проведения Минвузом СССР
в Москве совещания по вопросам преподавания истории
техники, в вузах страны начался новый период изучения
истории техники.
В 1952 г. Комиссия по истории техники стала издавать
сборник «Труды по истории техники» — 11 выпусков.
В 1953 г. СМ СССР принял решение о реорганизации
Института истории естествознания АН СССР и Комиссии
по истории техники и создании на их базе Института
истории естествознания и техники при Президиуме АН СССР.
В 1957 г. было образовано Советское национальное
объединение историков естествознания и техники.
В настоящее время в России головным учреждением по
истории техники является Институт истории
естествознания и техники РАН (Санкт-Петербург).

Р а з д е л 1
ОБЩАЯ ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ
И ТЕХНОЛОГИЙ
Г л а в а 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИКИ
И ТЕХНОЛОГИЙ
При изучении любой науки нужно знать основные
понятия и| определения, которыми она оперирует. Для
истории техники и технологий можно выделить определения
терминов, связанных, с одной стороны, с техникой, а с
другой — с технологией.
1.1. ТЕРМИНЫ, СВЯЗАННЫЕ С ТЕХНИКОЙ
Слово «техника» происходит от греческого techne. Этот
термин многозначен. Им называют изделия, способ
действий, прием. Это слово употреблялось в значении
искусство, ремесло, профессионализм. Кроме того, в древние
времена оно означало хитрость, уловку, коварство, что
было связано с древнейшими поверьями о связи
мастерства с колдовством.
Все многообразие определений термина «техника» можно
свести к следующим группам:
1) комплекс материальных вещей, средств и орудий труда;
2) совокупность орудий труда и технологий;
3) совэкупность орудий труда и навыков;
4) совокупность навыков и искусства производить,
строить;
5) совокупность всего, что ставит человек между собой
и природой;
6) материальная часть производительных сил;
7) реализация человеческого духа, разума.
В настоящее время установилось приведенное ниже
обобщенное толкование термина техника.
Техника — совокупность средств человеческой
деятельности, созданных и (или) создаваемых для осуществления
12

процессов производства и обслуживания производственных
потребностей общества. Термин «техника» часто
употребляется также для совокупной характеристики навыков и
приемов, используемых в какой-либо сфере деятельности
человека. В технике материализованы знания и опыт,
накопленные в процессе развития общества.
По функциональному назначению технику
подразделяют на производственную, военную, космическую, бытовую,
медицинскую, для научных исследований,
организационную (оргтехника) и др. Технику также классифицируют
по отраслевой структуре производства. Есть техника
промышленности, транспорта, сельского хозяйства,
авиационная, мелиоративная, энергетическая и т. д. Часто
технику классифицируют по естественно-научному признаку.
Это, например, ядерная, холодильная, вычислительная
и другая техника.
Основное назначение техники — облегчение и
повышение эффективности труда человека, расширение его
возможностей, освобождение (частично или полностью)
человека от ручного труда, от работы в опасных для здоровья
условиях и т. п. Средства техники применяются при
создании материальных и культурных ценностей,
исследовании природы и общества, для получения, передачи и
преобразования энергии, сбора, хранения, обработки и
передачи информации, управления производственными
процессами, создания материалов с заранее заданными
свойствами, создания средств передвижения и связи, бытового
и культурного обслуживания, обеспечения
обороноспособности страны. Современная техника характеризуется
высокими темпами ее модернизации и автоматизации,
унификацией, стандартизацией, интенсивным развитием
энергетики, радиоэлектроники, химической технологии,
широким использованием автоматики, ЭВМ и других
достижений современной техники, базирующихся на
фундаментальных научных исследованиях и открытиях.
Первоначально первобытный человек в своей
деятельности по добыванию пищи, изготовлению одежды,
строительству жилья и прочему использовал или создавал
различные инструменты.
Инструмент {лат. instrument — орудие) — это
техническое изделие, используемое в качестве орудия для
непосредственного воздействия на предмет труда. Различают
инструменты: ручной, станочный, механизированный
(ручные машины). Инструментами называют также приборы,
13

устройства, приспособления, применяемые для измерений
и других операций в производстве, в медицине и
ветеринарии для хирургических операций, а также музыкальные
инструменты.
Орудие производства — техническое приспособление,
при помощи которого производится работа или
какое-нибудь действие.
Приспособление — техническое устройство,
присоединяемое к машине или используемое самостоятельно для
базирования и (или) закрепления предметов труда при
выполнении технических операций. Приспособления бывают
ручные, механизированные, полуавтоматические и
автоматические, а также неразборные, универсальные
наладочные, универсально-сборочные, сборно-разборные,
универсальные безналадочные и
специализированно-наладочные.
Оснастка — принадлежность инструментов,
приспособлений и иных вспомогательных изделий, предназначенных
для выполнения функций (работ) механизмом, машиной
или аппаратом по их назначению.
Для подъема тяжестей, для использования движущих
сил природы, ведения боевых и других действий люди
создавали и создают различные механизмы.
Механизм — система тел, предназначенных для
преобразования движения энергии одного или нескольких тел
в требуемые движения других тел. Если в преобразовании
движения участвуют жидкие или газообразные тела, то
механизм называется гидравлическим или
пневматическим. Обычно в механизме имеется одно входное звено,
получающее движение от двигателя, и одно выходное
звено, соединенное с рабочим органом машины или
указателем прибора. Различают механизмы плоские, у которых
точки звеньев описывают траектории, лежащие в
параллельных плоскостях, и пространственные.
Позднее человек создал более совершенные технические
средства — машины.
Машина {франц. machine) — это техническое изделие,
работа которого, посредством преобразования вещества,
энергии, силы, движения и информации, частично или
полностью заменяет, облегчает и приумножает
физический и умственный труд человека. Различают машины:
энергетические, преобразующие любой вид энергии в
механическую и наоборот; рабочие, в том числе
технологические, преобразующие форму, свойства, положение мате-
14

риала (обрабатываемого предмета); транспортные,
преобразующие положения (перемещаемого предмета);
механические информационные (шифровальные машины в
арифмометры, механические интеграторы и др.)- В
электронно-вычислительных машинах (ЭВМ) механические
движения служат лишь для выполнения вспомогательных
операций.
Аппарат (от лат. apparatus) — это техническое
устройство, прибор, механизм или иное изделие,
выполняющее отдельную операцию. Примеры аппаратов:
фотоаппарат, киноаппарат, сварочный аппарат и т. п.
Агрегат — механическое соединение нескольких машин,
работающих в комплексе, или укрупненный
унифицированный элемент машины, обладающий полной
взаимозаменяемостью.
Оборудование — совокупность механизмов, машин,
устройств, приборов, необходимых для чего-либо.
Для разработки и использования машин человечеством
созданы специальные технические науки: механика,
теория машин и механизмов и другие, объединенные в
комплексную науку под названием «машиноведение» — наука
о машинах.
Механика [от греч. mecanice' (techne) — искусство
построения машин] — наука о движении и равновесии тел,
рассматривающая математические методы описания
механических движений. Под механическим движением
понимают изменение положения тел относительно друг
друга. Механика разделяется на теоретическую и
прикладную. Теоретическая механика изучает общие законы
движения материальных тел, устанавливая те
математические соотношения, которые из этих законов вытекают.
Механика прикладная изучает на основе теоретической
механики работу реальных машин и механизмов и их
частей и практические способы их расчета.
Как часть физики механика состоит из трех наук:
теоретической механики, квантовой механики и
релятивистской механики.
Теоретическая механика описывает движение
макроскопических тел со скоростями, которые значительно
меньше скорости света в пустоте: v « 3 • 108 м/с. Под
макроскопическими понимаются тела, состоящие из множества
молекул.
Движение отдельных молекул, атомов, электронов и
других элементарных частиц описывает квантовая механи-
15

ка. Она является более общим разделом физики и
включает теоретическую механику как некоторый предельный
случай.
Движение со скоростями, близкими к скорости света,
изучается методами релятивистской механики.
Структура теоретической механики включает
кинематику и кинетику, которая, в свою очередь, состоит из двух
частей — статики и динамики (рис. 1.1).
Кинематика рассматривает движение независимо от сил,
вызывающих это движение. Кинематика охватывает
методы описания механических движений с учетом причин,
которые вызывают эти движения или же влияют на них.
Кинематика состоит из двух частей: статики, изучающей
условия равновесия тел, и динамики, изучающей законы
движения тел под действием сил.
Законы механики используются для расчета машин,
строительных сооружений, транспортных средств,
космических летательных аппаратов и т. д.
Основоположниками механики являются Г. Галилей, И. Ньютон и другие
ученые.
Теория машин и механизмов — наука об общих
методах исследования свойств механизмов и машин и
проектировании их схем. Основные направления — динамика
машин и механизмов, кинематика, кинетостатика и синтез
механизмов, проектирование систем управления машин-
автоматов, исследование и проектирование манипуляторов
и промышленных роботов.
Машиноведение — наука о машинах, включающая
теорию машин и механизмов, конструирование и расчет на
прочность деталей машин, дисциплины, изучающие свой-
Теоретическая
механика
I
геометрия
время
ь
W
W
у
г
Кинематика
w
W
1
Г
Кинетика
1
1
Диш
гми
ка
^
Ч
^ аксиомы
Щ
1
г
Cm
am
ика
Рис. 1.1. Схема структуры теоретической механики
16

ства машиностроительных материалов, а также трение и
износ деталей машин и др.
Замена ручного труда и труда с использованием
мускульной силы животных на машинный привела к
машинному производству.
Машинное производство — важнейшая стадия
становления материальной основы индустриального производства,
в ходе которой произошла замена мануфактуры фабрикой.
Для машинного производства характерно применение
систем машин. Возникло оно в результате промышленной
революции во 2-й половине XVIII в. Новая ступень развития
машин связана с научно-технической революцией.
После изобретения машины дальнейшее улучшение
качества жизни людей, удовлетворение их всевозрастающих
потребностей может быть обеспечено только путем
улучшения качества машин и другой технической продукции.
Качество технической продукции оценивается
показателями ее технического уровня (уровня качества, уровня
технического совершенства) на всех этапах жизненного
цикла изделия: при проектировании и конструировании,
при изготовлении и в процессе эксплуатации.
Технический уровень продукции — относительная
характеристика ее качества, основанная на сопоставлении
значений показателей технического совершенства
оцениваемой продукции и ее современных конкурентоспособных
аналогов.
Для оценки уровня качества продукции все показатели
ее свойств сводят в группы показателей: назначения,
надежности, экономичного использования сырья,
материалов, топлива и энергии, технологичности,
транспортабельности, эргономические, экологические, безопасности,
эстетические, стандартизации и унификации,
патентно-правовые, экономические. Итоговая оценка уровня качества
продукции есть совокупный показатель уровней всех
групповых показателей (характеристик) ее свойств.
1.2. ТЕРМИНЫ, СВЯЗАННЫЕ С ТЕХНОЛОГИЕЙ
Слово «технология» произошло от двух греческих слов:
techne — искусство, мастерство и logos — понятие, учение.
Технология — совокупность методов обработки и
изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья,
материала или полуфабриката, осуществляемых в процес-
17

се производства продукции; научная дисциплина,
изучающая физические, химические и другие закономерности,
действующие в технологических процессах. Технологией
называются также сами операции добычи, обработки,
транспортирования, хранения, контроля, являющиеся частью
общего производственного процесса.
В данном учебнике основной упор сделан на изучение
машиностроительных технологий.
Машиностроение — комплекс отраслей
обрабатывающей промышленности, который включает: общее
машиностроение, транспортное машиностроение,
сельскохозяйственное машиностроение, станкостроение, энергетическое
машиностроение и др. Таким образом, машиностроение
поставляет машины и механизмы всем другим отраслям,
определяющим технический прогресс страны.
Технология машиностроения — это наука об
изготовлении Лгашин требуемого качества в установленном
производственной программой количестве и в заданные сроки
при наименьшей себестоимости.
Производственный процесс — есть совокупность всех
действий людей и орудий труда, необходимых на данном
предприятии для изготовления и ремонта продукции.
В производственный процесс входят основные
процессы, связанные с изготовлением заготовок деталей машин
(литьем, ковкой, сваркой и другими методами), их
обработкой (резанием, термической, электрофизической и
электрохимической и др.) и сборкой из деталей сборочных
единиц и машин в целом, а также вспомогательные процессы,
обеспечивающие возможность изготовления продукции
(контроль ее качества, транспортирование материалов,
заготовок, деталей и оснастки, изготовление
приспособлений и инструментов, энергообеспечение и др.). Кроме того,
производственный процесс включает все действия по
организации, снабжения и обслуживания цехов, участков и
отдельных! Рао°чих мест, по управлению всеми
подразделениями производства и организации технической
подготовки производства.
В техническую подготовку производства входит
технологическая подготовка производства, представляющая
собой совокупность мероприятий, гарантирующих техноло-
гиче-скую готовность производства, к которым относятся:
обеспечение технологичности конструкции изделия,
разработка |и внедрение технологических процессов и средств
18

технологического оснащения, применение средств
механизации и автоматизации инженерно-технических работ,
организация и управление процессом технологической
подготовки производства.
Технологический процесс — это часть
производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по
изменению и (или) определению состояния предмета труда
(заготовок или изделий).
Заготовка представляет собой предмет труда, из
которого изменением формы, размера, свойств поверхности и
(или) материала изготавливают деталь или неразъемную
сборную единицу.
Деталь — это изделие, изготовленное из однородного
по наименованию и марке материала без применения
сборных операций, например винт.
Сборочная единица (узел) — изделие, составные части
которого подлежат соединению на предприятии —
изготовление сборочными операциями.
В составе производственного процесса технологические
процессы располагаются в следующей последовательности:
1) технологические процессы заготовительного
производства — литье, обработка заготовок давлением,
порошковая металлургия, первичная обработка проката разных
профилей и др.; основная задача — максимальное
приближение формы заготовки к форме детали;
2) технологические процессы обработки заготовок:
резание, поверхностное деформирование, электрофизические
и электрохимические, термические и химико-термические
методы нанесения покрытий и др.; основная задача —
коррекция формы, обеспечение точности и качества деталей;
3) технологические процессы сборки: пригонка соединений
(сварка, пайка, клейка и др.), регулировка и контроль;
основные задачи — сборка машин и обеспечение их качества.
Технологический метод — это совокупность правил,
определяющих последовательность и содержание действий
при выполнении формообразования, обработки или
сборки, перемещения, включая технологический контроль,
испытания в технологическом процессе изготовления или
ремонта, установленных безотносительно к наименованию,
типоразмеру и исполнению изделия.
Обработка — действие, направленное на изменение
свойств предмета труда или выполнение технологического
процесса.
19

Формообразование — изготовление заготовки или
изделия из твердых, жидких, порошковых и волокнистых
материалов.
Технологические процессы можно классифицировать по
отдельным технологическим методам выполнения, а
именно: литье, обработка давлением, резание, поверхностное
пластическое деформирование, термообработка,
электрофизическая и электрохимическая обработка, нанесение
покрытий, пригонка и образование соединений при сборке и др.
Литье — формообразование заготовки или изделия из
жидкого материала, заполнение им полости заданной
формы и размера.
Ковка — обработка материалов давлением, местным
приложением деформирующих нагрузок с помощью
универсального подкладного инструмента или бойков.
Штамповка — обработка металла давлением с
помощью штампа (закрепленного в рабочем органе кузнечно-
штамповочной машины или незакрепленного). С помощью
листовой штамповки изготавливают плоские и объемные
тонкостенные изделия из листов, лент, полос. При
объемной штамповке металл заполняет полость штампа,
приобретая ее форму и размеры.
Термическая обработка — обработка, заключающаяся
в изменении структуры и свойств материала изделия
вследствие тепловых воздействий.
Химико-термическая обработка — это процесс
диффузионного насыщения поверхностных слоев заготовки
различными элементами для придания ей необходимых свойств.
Сварка — это процесс получения неразъемных соединений
посредством установления межатомных связей между
частями при их нагревании и (или) пластической деформации.
Пайка — образование соединений с межатомными
связями путем нагрева соединяемых металлов (ниже
температуры их плавления), их смачивания припоем,
затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации.
Клепка — образование неразъемного соединения при
помощи заклепок.
Обработка резанием заключается в образовании новых
поверхностей, отделении поверхностных слоев материала
с образованием стружки и сопровождается
деформированием и разрушением поверхностных слоев материала.
Технологическая операция — эта законченная часть
технологического процесса, выполняемая на одном рабочем
месте.
20

Рабочее место — элементарная структурная единица
предприятия, где размещены исполнители работы,
обслуживаемое ими технологическое оборудование, оснастка и
предметы труда.
Средства технологического оснащения — это
совокупность орудий производства, необходимых для
осуществления технологического процесса.
Технологическое оборудование — это средства
технологического оснащения, в которых для выполнения
определенной части технологического процесса размещаются
материалы или заготовки, средства воздействия на них,
а также технологическая оснастка. Примеры
технологического оборудования: литейные и сварочные машины,
прессы, станки, печи.
Технологическая оснастка — это средства
технологического оснащения, дополняющие технологическое
оборудование для выполнения определенной части
технологического процесса.
Технологические приспособления — это
технологическая оснастка, предназначенная для установки или
направления предмета труда или инструмента при выполнении
технологической операции. Примеры приспособлений для
установки заготовок на станок: трехкулачковый
самоцентрирующий патрон для токарного станка, машинные
тиски для фрезерного станка. Примеры приспособлений для
установки режущего инструмента или вспомогательных
инструментов: резцедержатели и резцедержавки на
токарных станках, патроны или переходные втулки для
установки сверла на сверлильных станках.
Производственный инструмент — это технологическая
оснастка, предназначенная для воздействия на предмет
труда в целях изменения его состояния. Примеры
инструментов, применяемых для формообразования и обработки:
резцы, фрезы, сверла, шлифовальные круги для обработки
резанием; бойки и подкладные штампы для ковки; штампы
для объемной и листовой штамповки; электроды для
электродуговой сварки; формы для литья. Примеры
инструментов для контроля качества обработки и измерения —
измерительных инструментов: штангенциркуль, микрометр,
рычажная скоба, индикаторный нутромер.
Качество средств технологического оснащения
оценивают так же, как и качество любой другой технической
продукции, выпускаемой в данном случае предприятиями
станкоинструментальной промышленности.
21

Качество технологических процессов оценивается
экономичностью, производительностью, стабильностью,
энергоемкостью, материалоемкостью, достигаемой точностью и
качеством поверхностного слоя деталей и другими показателями.
Основные технические термины и определния,
приведенные выше, обеспечивают понимание сути техники и
технологий в истории их создания и развития.
Контрольные вопросы
1. Что такое техника?
2. Что понимается под терминами инструмент, механизм, машина?
3. В чем сущность механики?
4. Что такое теория машин и механизмов и машиноведение?
5. Что такое машинное производство?
6. Что такое качество технической продукции?
7. Что такое технология?
8. Что такое машиностроение и технология машиностроения?
9. В чем сущность производственного процесса?
10. Что подразумевается под технологической подготовкой
производства и технологическим прогрессом?
11. Что представляет собой заготовка, деталь, сборочная единица?
12. Раскройте последовательность технологических процессов в
составе производственного процесса машиностроения.
13. Что такое технологический метод, обработка, формообразование?
14. Дайте определения формообразования и обработки металлов:
литья, ковки, штамповки, обработки резанием, термической и
химико-термической.
15. Дайте определение процессов образования неразъемных
соединений: сварки, пайки, клепки.
16. Что такое технологическая операция и рабочее место?
17. Дайте определение средств технологического оснащения:
оборудования, технологической оснастки, приспособлений, инструмента.
18. Как оценивается качество средств технологического оснащения и
технологических процессов?
Г л а в а 2
РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ
ПЕРВОБЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
(от 10-2 млн до 4000-3000 лет до н. э.)
Решающим этапом в развитии трудовой деятельности
наших предков, а следовательно и в процессе становления
человека (антропогенез) явился переход к изготовлению
орудий и иных средств труда. Создание и употребление
22

средств труда составляет специфически характерную
черту человеческого процесса труда и потому Б. Франклин
определяет человека как toolmaking animal, как
животное, делающее орудия.
Из животного мира Homo habilis — человек умелый,
выделился 2-2,5 млн лет назад. Хабилисы изготовляли
орудия труда при помощи других орудий, т. е.
производили их. Производственная деятельность хабилисов
направлялась еще не сознанием, а инстинктом. Например, в
качестве орудия они использовали палку — прообраз
рычага, которая удлиняла руку и, слегка заостренная с одного
конца, облегчала процесс выкапывания корней.
Наряду с деревянными и костяными орудиями
хабилисы использовали камни. Оперируя ими систематически,
они неизбежно должны были сталкиваться со случаями,
когда одни камни ударялись друг о друга, разбивались,
изменялись. В результате появились такие осколки,
которые были более пригодны для применения в качестве
орудия, чем исходный объект. Если первоначально это
происходило случайно, то позднее, по мере накопления опыта,
хабилисы намеренно начинали разбивать одни камни
с помощью других, а затем выбирать более подходящие
осколки для дальнейшего использования. Так постепенно
произошел переход к изготовлению орудий труда.
Древнейшими целесообразно оформленными каменными
орудиями были гальки, оббитые несколькими грубыми
сколами на одном конце, и отщепы, отколотые от таких галек.
В этот период при обработке камня не было еще выработано
никакой системы скалывания. Удары наносились
беспорядочно. При получении отщепов не ставились задачи экономии
материала и достижения определенного размера заготовки.
Потребовалось приблизительно от 0,5 до 1 млн лет для
того, чтобы дальнейшее совершенствование «животной»
производственной деятельности хабилисов стало
невозможным и превратилось в сознательную, волевую форму,
повлекшую за собой существенную перестройку морфофизи-
ологической организации, прогресс всего мозга,
появление сознания, смену праорудийной подлинной орудийной
деятельностью. Таким образом, производственная
деятельность, с одной стороны, и мышление, сознание, язык —
с другой, возникли не одновременно, а со значительным
разрывом. Несмотря на то что производственная
деятельность в идеале рассматривается только как сознательная
и волевая, реально она не могла первоначально
возникнуть иначе как в животной, инстинктивной форме.
23

Завершение этого длительного процесса антропогенеза
относится к периоду, отстоящему от нас на 800-600
тысяч ле|т.
В последние годы утвердился взгляд, согласно
которому все люди составляют один род — род Homo — и вид
Homo erectus (человек прямоходящий).
Принятые в науке обозначения эпох первобытного
хозяйства — палеолит, мезолит и неолит — исходят из
уровня развития ручных каменных орудий труда того времени.
2.1. ОРУДИЯ ТРУДА
И ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РЕВОЛЮЦИИ КАМЕННОГО ВЕКА
Техника периода палеолита
Ранний, или нижний, палеолит (с 800—600 тысяч по
100 тысяч лет до н. э.). Палеолит (греч. palaios — древний
+ греч.\ИЬЪ.оз — камень) — древний период каменного века.
Главный вид орудий в этот период — каменные ручные
рубила^ резцы, скребки (рис. 2.1, а), или ударники, и более
мелкие1, орудия, изготовленные из осколков камня. Рубила
и остроконечники имели универсальное назначение,
являясь как орудием труда, так и оружием. Для их
изготовления применяли кремень, а где его не было — кварцит,
окаменело? дерево, кремнистый туф, порфир, базальт,
обсидиан и Другие породы. Орудия изготовлялись оббивной
техникой. Естественному куску камня придавалась
нужная форма путем нанесения последовательных ударов
другим кайнем — отбойником (рис. 2.1, б). Оббивка ручного
рубила была своего рода творческим актом. Каждый удар
требовал тщательного выбора точки его нанесения.
Результат первого удара мог подкрепить или изменить
намеченный план действий. Каждый последующий удар зависел от
предыдущего;. Необходим был не только оптимальный удар
из множества возможных, но и подбор отбойника по общей
форме, (весу, форме рабочей части. Важно было положение
камня #о время обработки. Одним из требований был
точный расчет силы удара по камню, от которого зависели не
только размеры его сечения, но и успех всей работы. В
процессе скалывания камень, по которому наносился удар,
первобытный человек держал не горизонтально, а наклонно,
под углом 30-40°. Такое положение позволяло наносить
наиболее сильные и результативные удары.
I
24 !

Рис. 2.1. Каменные орудия (а) и отщепление призматических
пластинок (б)
Рубила (рис. 2.1, а) представляли собой большие
массивные (длиной 10-20 см) орудия миндалевидной,
овальной или копьевидной формы с острым рабочим концом и
пяткой на верхнем, широком конце, служившей для упора
ладони во время работы. Наряду с рубилами применялись
отщепы — бесформенные осколки камня, края которых
были превращены обивкой в режущие инструменты.
Применялись также примитивные орудия из дерева (дубины,
колья), кости и раковины. В дальнейшем ручное рубило
претерпело изменение, получив более правильную
геометрическую форму. Усовершенствовался и способ обработки
камня. Камень стали обрабатывать многочисленными
мелкими, легкими и частыми ударами (ударная ретушь),
придавая нужную форму рабочей части ручного рубила.
Такая техника позволяла получать более прямые и острые
рубила, остроконечники, скребла и так называемые
сверла. Все эти орудия использовались для выкапывания
съедобных кореньев, разделки туш убитых животных, рубки
25

деревьев, растирания и размельчения растительной пищи,
соскабливания и очищения коры, раздробления орехов,
отделения корней и ветвей. Ручное рубило было первым
великим изобретением человека.
Первая хозяйственная революция — освоение огня. Во
время раннего палеолита освоение огня произошло
вначале путем использования и поддержания естественно
возникшего огня во время лесных пожаров или извержений
вулканов.
Средний палеолит (с 100 тысяч по 40 тысяч лет до н. э.).
Средн^палеотические орудия изготовлялись
преимущественна из пластин и отщепов, сколотых от ядрища.
Техника обработки камня совершенствовалась. Наряду с
ударной ретушью была изобретена контрударная ретушь.
Новый способ состоял в том, что выделываемое орудие
опиралось на каменную или костяную основу (наковальню),
а по нему наносился удар деревянной колотушкой. Смысл
такой обработки состоял в том, что удар, переданный
через орудие наковальне, возвращался орудию и с его
обрабатываемой части, обращенной к наковальне, отлетали
чешуйки камня. В результате на лезвиях орудий
появлялась тонкая и тщательная ретушь.
Орудия становились все более дифференцированными.
Скребло, обрабатывавшееся лишь по одному краю,
предназначалось для разделки туши животного и
выскабливания шкур. Остроконечники, которые использовались как
наконечники для копий и дротиков, обрабатывались с двух
сторон. Именно в этот период стали появляться составные
орудия. Некоторые орудия специально служили для
выделки других орудий — каменных, деревянных, костяных,
роговых. Именно кость и рог использовал первобытный
человек для производственных целей (ретушеры, острия, нако-
валенки), для изготовления мелких заостренных орудий.
В этот период было освоено искусственное добывание
огня, что явилось грандиозным достижением человечества.
Только научившись добывать огонь с помощью трения,
люди впервые заставили служить себе неограниченную силу
природы. Помимо трения дерево о дерево, другим
способом получения огня было высекание искры при ударах
камня о камень, а в более поздние периоды — на стадии
развитого палеолита, т. е. неолита, представляющего
собой последнюю эпоху каменного века, — использовался
лучковый способ получения огня (рис. 2.2), когда
сверление дерева стало хозяйственной необходимостью.
26

Освоение огня
первобытным человеком
обеспечивало ему надежную
защиту от холода. Огонь,
наряду с развитием охоты,
давал возможность людям
освоить новые районы,
которые были прежде
недоступны. Добывание огня
сделало человека менее
зависимым от климата. Он
стал использовать огонь
для защиты от хищников
и для охоты, освещения и
приготовления пищи.
Огню поклонялись как
божеству, о нем слагали
легенды.
Поздний, или верхний,
палеолит (40—13 тысяч
лет до н. э.). В это время
сформировался
современный физический ТИП чело- Рис- 2-2- Добывание огня
века, получивший
название «человек разумный» (Homo sapiens). В верхнем
палеолите орудия остаются в основном каменными. Наряду с
такими породами, как кремень, кварц и прочие, человек
стал использовать гранит, сланцы, железняк и другие
породы. Они служили ему отбойниками, плитами и пестами
для растирания зерен и красок, ретушерами, камнями для
очагов, выкладки полов и оснований стен, материалом для
украшений и др.
Техника обработки камня изменилась значительно.
Теперь «мастер» вначале изготовлял правильный граненый,
призматический нуклеус. Затем от него откалывались
необходимые пластинки, подвергающиеся последующей
обработке сколом и тонкой (обжимной) ретушью с помощью
постоянного отжимника. Такая техника позволяла
получать длинные массивные сколы, похожие на ножи с
острием с одной стороны, изготовлять короткие скребки,
скобели с округлым выпуклым или вогнутым рабочим
краем, резцы.
Затем появляются специализированные орудия: острия
с притуплённым краем, ножи, резцы, острые и легкие лав-
27

ролистные наконечники дротиков, обработанные с
большим искусством с двух сторон отжимной ретушью.
В позднем палеолите появляются изделия из
сверленого камня — это бусы, подвески и т. д. Для сверления в них
отверстий применяется вначале одноручный способ, а
затем двуручный путем вращения между ладонями
деревянного стержня с гранитным наконечником. К тому же
времени относится появление пиления камня и шлифовки
рабочих частей каменных орудий.
Многие орудия начали снабжать деревянными и
костяными рукоятками и оправой, например каменные молот и
мотыгу (рис. 2.3). Составные каменные орудия стали
более разнообразными, что явилось важным этапом в
развитии первобытного производства.
Позднее распространение получили лишь мелкие
резцы, проколки, скребки, пластины с притуплённым краем,
вкладыши, лезвия — необходимый инструмент для
обработки кости и дерева. Поэтому эту эпоху иногда называют
веком кости. Наступает расцвет костяной индустрии. Из
кости и рога изготавливают гарпуны, проколки, иглы с
ушком, наконечники мотыг и копий, лощила, кирки и т. д.
Получило развитие производство деревянной утвари и
посуды.
Охотники того периода располагали новой системой
вооружения — метательными копьями и дротиками с
каменными и костяными наконечниками. Мускульная сила
человека дополнилась механической: была изобретена ко-
пьеметалка, позволившая увеличить полет дротика и
гарпуна до 70-80 м. Копъеметалка — дощечка с упором,
дающая возможность придать копью первоначальную
скорость вдвое большую, чем обычный бросок рукой, и почти
равную скорости стрелы, выпущенной из лука.
Рис. 2.3. Составные орудия
28

Появление составных орудий произвело целую
революцию в технике каменного века.
Охота давала мясо и жир для питания и освещения,
кости и рога служили для изготовления орудий, сухожилия
для пошивных ниток, шкуры для утепления жилища и
шитья одежды, кожа для ремней и обуви. Выделка шкуры
и кожи в эпоху позднего палеолита усовершенствовалась.
Стали использовать простейшую химическую обработку —
золение, с помощью которой удалялся волос со шкуры.
Примерно в 25-30 тысячелетии до н. э. человек освоил
плетение как элементарную основу текстильного
производства.
В этот период дальнейшее развитие получили водные
средства передвижения — лодки-однодеревки.
Техника периода мезолита (13-6 тысяч лет до п. э.)
Для мезолитической (греч. mesos — средний,
промежуточный, греч. lithos — камень; мезолит — переходный
период от древнего к новому каменному веку) техники
характерно дальнейшее развитие, быстрое и широкое
распространение составных каменных орудий. Режущей
частью этих орудий становятся ножевидные пластины,
которые вытесняют остальные изделия из камня. Эти
пластины представляют собой изделия правильной формы
шириной от 2-3 мм до 1,5 см с очень ровными и острыми
гранями. Такие грани получались в результате скалывания
пластин с карандашевидных нуклеусов. Полученные
таким образом ножевидные пластины вставлялись в
костяную или деревянную оправу, приклеивались асфальтом из
естественных месторождений и использовались в качестве
ножей и резцов. Помимо ножевидных пластин в
продольные прорези оправ из кости и дерева человек начал
вставлять и более мелкие (1-2 см длиной) кремневые
треугольники, ромбы, трапеции, сегменты-микролиты. Так
изготовлялись копья, стрелы, дротики и другое оружие.
Микролитическая техника была высшей точкой развития
обработки камня. Она сократила время и труд на
изготовление орудий, явилась основой для создания новых видов
вооружения, способствовала значительному повышению
производительных сил первобытно-общинного строя.
В это время появились бумеранги. Они представляли
собой серповидные деревянные палки длиной в среднем до
29

75 см, а иногда до 2 м. Материал, шедший на
изготовление бумерангов, принадлежал к тяжелым видам
древесины (акация и пр.). Работа над бумерангом была
ответственным делом. Необходимо было на глаз определить все
пропорции этого снаряда, при помощи каменных инструментов
придать Цужную кривизну, сечение, заострить концы,
определить вес и размеры. Изгиб бумеранга достигался
благодаря вымачиванию его в воде и высушиванию в
определенном положении в горячем песке или золе. Бумеранг
использовался как метательный инструмент или снаряд,
дальность полета которого достигала 100 м.
Однако высшим техническим достижением
мезолитической эпохи были лук и стрелы. Тогда это дальнобойное
оружие распространилось повсеместно и способствовало
развитию охотничьего промысла. Изготовлялся лук чаще
всего из вяза. Стрелы достигали в длину 1 м. Дальность
боя из лука составляла от 80 до 450 м, а скорострельность
у хорошего охотника — 20 выстрелов в минуту. Охота
с луком документирована образцами первобытного
искусства. Настенная пещерная роспись начала развиваться еще
в эпоху позднего палеолита и служила одним из способов
ориентирования на местности. Орнамент тех лет связан с
разложением понятия «много» и с появлением числа и счета.
Изобретение и широкое распространение бумеранга и
лука свидетельствуют о том, что человек интуитивно,
путем проб и ошибок, уже начал открывать для себя законы
механики. Первобытные нож, топор, скребок, игла,
наконечники копья и стрелы — все это модификации клина;
палка могла служить и как орудие, и как рычаг. Для
изготовления лука человеку приходилось оценивать
относительную гибкость и упругость дерева.
Для охоты на зверей использовались ловушки, которые
срабатывали, когда зверь наступал на одно из звеньев.
Наряду 4 охотой интенсивное развитие получает
рыболовство. Совершенствуются орудия лова. Об этом
свидетельствует большое (распространение гарпунов, крючков, крупных
грузил. Однако наиболее эффективным способом была ловля рыбы
с помощью сети, появившейся в этот период. Сети плелись из
ниток, изготовленных из коры волокнистых растений.
Мезолит знаменателен еще и тем, что был совершен
первый шаг в направлении развития скотоводства.
Важнейшим событием явилось приручение собаки. К 10-7-тыся-
челетию до н. э. население начало переходить к
одомашниванию овец, коз, баранов и крупного рогатого скота.
30 |1

Вторая хозяйственная революция связана как с
одомашниванием животных, так и с переходом к конце мезолита
(9000-7000 лет до н. э.) к земледелию.
Дикорастущие ячмень, пшеницу и другие злаки
человек начал окультуривать и употреблять в пищу. Процесс
окультуривания растений состоял вначале из простой
прополки злаковых и в вырубке кустарников, мешавших
росту дикорастущих плодоносящих деревьев. Для
возделывания культур использовались микролитические орудия:
костяные жатвенные серпы с каменными вкладышами.
Применялись мотыжки из кости. Для дробления зерна выде-
лывались каменные базальтовые ступки, песты,
зернотерки.
В конце мезолита, наряду с различной деревянной,
костяной и кожаной утварью, появляются керамические
изделия — грубые горшки, миски, светильники и т. д.
В качестве транспортных средств люди стали
использовать салазки, лыжи, широко применялись лодки. Все они
изготовлялись из дерева.
Из жилищ сооружались в основном шалаши, хижины,
бивуачные шатры из кольев и ветвей.
Неолит (6000-4000 лет до н. э.)
Неолит (греч. neos — новый + греч. lithos — камень) —
это последняя эпоха каменного века, новый каменный век.
Уже в неолите применяли шахты-колокола для добычи
камня, которые потом использовали в Англии для добычи
угля вплоть до начала XIX в. В зависимости от породы
в качестве орудий труда служили мотыги, кирки, кайлы,
молотки из рога и камня, а также деревянные колья. Из
шахт на поверхность породу доставляли при помощи
корзин, кожаных мешков и веревок. Спуск и подъем людей
осуществлялся с помощью лестниц. Применялось
искусственное освещение: жировые лампы, вырезанные из
кусков мела, горящие сухие ветки, смоляные и берестяные
факелы.
В эпоху неолита техника обработки камня достигает
наивысшего расцвета. Для окончательной обработки
каменных изделий человек стал широко использовать
шлифовку. Вначале существовало сухое шлифование о скалы
или с применением небольших брусков камня (абразивов).
Позднее появилась мокрая шлифовка, которая была эф-
31

фективнее^ сухой в 2-3 раза, но требовала обильного и
непрерывного полива водой. Мокрая шлифовка
обеспечивала самозатачивание абразива, возобновление его рабочих
свойств, когда обработанные зерна камня и порошок
абразива смывались водой. Эта технология обработки камня
стала возможна лишь в результате перехода человека
к оседлому образу жизни.
Для придания изделию из камня блеска и высокой
чистоты поверхности использовалось полирование.
В неолитическую эпоху произошли крупнейшие сдвиги
в технологии получения отверстий притиркой —
сверлением камня, когда появился лучковый способ,
заменивший одноручный или двуручный способ сверления
позднего палеолита. Мокрым речным песком и различными
деревяшкам^ терли камень, пока не появлялись бороздки,
они углублялись и превращались в отверстия. Для
получения отверстий стали применять приспособления,
подобные станку с ручным лучковым приводом (рис. 2.4). Этот
способ обеспечил относительно высокую скорость
движения сверла^ значительное давление на предмет и отсюда —
эффективность операции.
Лучковый способ сверления давал возможность получать
цилиндрические отверстия в изделиях. Это, в свою
очередь, позволило значительно повысить прочность насадки
ударных орудий на деревянные рукоятки, что сыграло
особенно важную роль в совершенствовании кайл, молотов,
топоров, булав. Для изготовления канавок поступательно
перемещали инструмент.
В перио(д неолита пиление продолжает применяться
главным образом в ювелирном деле. Однако с началом
обработки таких твердых пород камня, как нефрит, жадеит,
этот экономичный с точки
зрения расходования
ценных материалов способ стал
использоваться и для
изготовления рабочих
инструментов и орудий.
Повышению
эффективности пиления способствовали
абразивные материалы. По
этой технологии
измельченный порошок, наждак
(слоистый песчаник, кварцевый
песок) подсыпался в обра-
Рис. 2.4. Лучковый способ сверле-
I ния
32

зовавшийся с помощью кремневых опилок прожил. В
процессе пиления водой смывали каменный порошок
отработанного наждака и части обрабатываемого изделия.
Широкое применение эффективных способов и приемов
обработки камня позволило создать новые орудия и
инструменты. Шлифованный топор облегчал валку деревьев,
особенно при развитии подсечного земледелия — для
вырубки целых лесных участков. Топорами и теслами
выдалбливали лодки-однодеревки. При их изготовлении
стали применять и строгание. Строгание осуществлялось
двуручным стругом, представлявшим собой заостренную
длинную пластину кремнистого сланца, отшлифованную
с двух сторон. В этот период с помощью топора и тесла на
рукоятках человек научился отщеплять от древесного
ствола доски. После раскола бревен доски отесывались
топорами и теслами и затем использовались при изготовлении
дощатых судов для речного и морского плавания. Путем
отесывания получали и брусья, которые широко
применялись в строительстве крупных домов и укрепленных
поселений. При обработке дерева использовалось пиление и
сверление.
Тогда же стали применять каменные утяжелители к пал-
кам-землекопалкам в форме массивных дисков или колец
диаметром 6-15 см и с отверстием 20-30 мм для
рукоятки. Новые инструменты и способы обработки камня
использовались для изготовления пестов, ступок,
зернотерок, мотыг и серпов. Зернотерка — мельница,
позволяющая за счет вращения жернова относительно поверхности
камня с углублениями размалывать зерна.
Кроме камня для земледельческих орудий применяли
кость и рог. Инструменты из этих материалов делались
как целиковые, так и с вкладышами из каменных
пластин. Кости и рога использовали также и для изготовления
пластин-обкладок к усиленным лукам. Это
усовершенствование значительно повышало упругость лука,
увеличивало дальность полета стрелы и точность выстрела.
Широкое распространение получили новые кремниевые
наконечники для стрел — листовидные, а позднее треугольной
формы, тщательно обработанные отжимной ретушью
с обеих сторон.
В эпоху неолита произошло событие, имевшее огромное
значение в развитии культуры, — изобретение керамики.
Оно было настолько значительным, что некоторые
ученые называют неолит керамическим веком.
33

Первые; гончары изготовляли примитивную глиняную
посуду способом налепа или спирально-жгутовым.
Формовка способом налепа из глины (рис. 2.5) состояла
в изготовлении кольцевидных жгутов толщиной в 3-4 м,
которые накладывались один на другой, а затем
сдавливались и заглаживались. Спирально-жгутовый способ
формовки заключался в изготовлении глиняных жгутов
такой же толщины, как и в первом случае, однако
накладывались они на форму по спирали. Последующие операции
состояли в сдавливании и заглаживании неровностей на
изделии. В результате такой лепки получалась очень
грубая посуда,. На ранних этапах неолита выделывались
плоскодонные сосуды, в позднейшие периоды появилась
плоскодонная и круглодонная посуда.
Изобретение обжига посуды сопряжено с открытием
принципиально нового способа получения первого
искусственного материала в истории человечества —
безводного силиката, в который превращалась глина в
результате обжига. В этот период появились обжигательные печи,
температура в которых доходила до 1200 °С,
усовершенствовались формы и орнамент сосудов за счет освоения
приема вращения. Для удобства работы под заготовку стали
подкладыв[ать деревянный диск, который вращался
вместе с заготовкой. Так был изобретен простейший ручной
гончарный круг (рис. 2.5). Он представлял собой диск,
углубленный посередине примерно на 1/2 своей толщины.
Своим углублением диск насаживался на выступавший и
закругленцый конец деревянного стержня, плотно
укреплявшегося! в земле. Одной рукой мастер приводил круг
Рис. 2.5. Изготовление керамики

в плавное равномерное вращение, а другой лепил изделия,
которые выходили более плотными и однородными.
Изобретение печей имело огромное значение для
истории техники, так как положило начало сооружению
высокотемпературных устройств. Из тонких стволов делали
деревянный каркас, который обмазывали тонким слоем
глины, оставляя небольшие отверстия. Этот каркас
ставили в углубление, представлявшее собой место для
разжигания костра. От сильного огня деревянные части
сгорали, а глина обжигалась и образовывала плотный под
с отверстиями. При обжиге под и стенки печи
раскалялись докрасна и начинали излучать жар.
Крупнейшим достижением неолита было изобретение
прядения. Открытие прядильных свойств волокон из таких
растений, как дикорастущая крапива, конопля и лен,
использование льна, а затем различных видов шерсти и пуха,
из которых вырабатывались нити, позволили человеку
усовершенствовать прядение и плетение и перейти к ткачеству.
Процесс производства ткани распадается на две
операции: получение пряжи — прядение, и получение холста —
ткачество. Ручная прялка состояла из веретена,
пряслицы и собственно прялки. Прядильное волокно
прикрепляли на какой-нибудь воткнутый сук или палку с развилкой
(позже их заменили доской, которая и получила название
прялки). Из клубка вытягивался пучок волокон и
присоединялся к приспособлению для скручивания нити. Оно
состояло из палочки-веретена и пряслицы — круглого
камешка с дырочкой посередине. Пряслица насаживалась на
веретено. Веретено вместе с началом нити приводили
в быстрое вращение и тотчас отпускали. Повиснув в
воздухе, оно продолжало вращаться, вытягивая и скручивая
нить. Пряслица усиливала и сохраняла вращение.
Достаточно длинная нить наматывалась на веретено, и
операция повторялась. Несмотря на свою простоту, прялка была
удивительным завоеванием человеческого ума. Три
операции — вытягивание, кручение и наматывание нити —
объединились в единый производственный процесс.
В V тысячелетии до н. э. появились первые ткацкие
станки (рис. 2.6). Они были вертикальными — два
вилообразно расщепленных и вставленных в землю бруска, на
концы которых укладывался деревянный стержень. К нему
привязывали нити, составлявшие основу. Свободно
свисавшие нижние концы нитей натягивали подвесами. Уток
с привязанной ниткой пропускался через основу так, что-
35

бы одна висящая нить
оставалась по одну сторону
утка, а другая — по
другую. Этот способ повторял
технику плетения. В целях
упрощения работы было
придумано устройство для
разделения нитей — ремез
(деревянный стержень). К
грузикам на нижних концах
нитей стали привязывать
шнурки. Вторые концы
шнурков крепились к
дощечкам-ремезам. Потянув
то за один конец, то за
другой, мастер
последовательно отделял разные нити и
перебрасывал уток через
основу. Так при изготовлении
тканей плетение было
заменено ткачеством.
Развитие в это время
строительного дела (сооружение деревянных домов,
свайных построек и т. д.) позволило усовершенствовать и
устройство мостов. С эпохи неолита начинают строить
дороги. В конце неолита появляются первые колесные
повозки, начинает применяться тяговая сила животных.
Риё. 2.6. Ткацкий станок
2.2. ОРУДИЯ ТРУДА МЕДНО-КАМЕННОГО,
БРОНЗОВОГО И ЖЕЛЕЗНОГО ВЕКОВ
Энеолит (V-III тысячелетия до н. э.)
Энеолит (лат. aeneus — медный + греч. lithos —
камень), иначе халколит (греч. chalkos — медь), медно-ка-
менный (медный) век — это переходный период от
неолита к бронзовому веку.
Во время энеолита человек познакомился с первым
металлом в виде самородков, которые считали камнями; это
были самородки золота, самородная медь (красный камень),
метеоритное железо.
Первые свидетельства об использовании металла, в
основном; в виде украшений из золота, меди, серебра, свинца
36

и олова, относятся к VII-VI тысячелетиям до н. э. В IV
тысячелетии до н. э. из металла начали изготавливать
орудия труда. Первым таким металлом была медь. Однако
из-за редкости месторождений, высокой дефицитности,
а также незнания упрочняющего действия ковки медные
орудия труда на протяжении долгого времени
применялись наряду с каменными.
В начале развития металлургии использовали
самородную медь и обрабатывали известными приемами
обработки камня — оббивкой. В результате люди научились
холодной ковке, когда медь обрабатывалась в холодном
состоянии ударами каменными молотами.
Затем было сделано другое важное открытие: кусок
самородной меди, попадая в огонь костра, расплавлялся,
а при остывании приобретал новую форму. Человек
научился не только плавить медь, но и отливать в открытых
формах изделия из нее. К этому же времени относится
открытие преимуществ ковки горячего металла.
Однако подлинное начало металлургии относится к
изобретению выплавки меди из руды. Это произошло в V
тысячелетии до н. э. Медная руда представляла собой
главным образом зеленую углекислую медь (малахит), синюю
углекислую медь (лазурит) и кремнекислую медь (хризо-
коллу). Обогащенная в результате дробления и переборки
руда обжигалась на костре и плавилась в смеси с
древесным углем в ямах.
В это же время стали использовать примитивные
горны: вырытые в земле ямы глубиной примерно 75 см,
окруженные каменной стенкой с двумя отверстиями.
Кузнечные мехи представляли собой плотно зашитые шкуры
с деревянной трубкой-соплом. С помощью такого дутья
температура в печи достигала 700-800 °С, что было
достаточно для выплавки меди из руды.
При плавке получалась губчатая масса металла
(крица). После остывания металл дробили на куски. Для
придания нужной формы использовалась ковка сырцовой меди.
При ковке молотом медь уплотнялась и освобождалась от
грубых примесей. Позже медь научились переплавлять
в тиглях. Обнаружили, что медь легче формировать
путем плавки и отливки в форме.
Для получения литейной формы ранее сделанный
предмет (модель) вдавливался в мокрую глину. Полученная
форма обжигалась в печи. После отливки изделие
подвергали холодной и горячей ковке и закалке. Ковка увеличи-
37

вала твердость металла. Для снижения хрупкости меди
проводили отЬкиг или отпуск изделий, т. е. нагрев до 500-
700 °С. Тогда же было впервые освоено литье в
разъемных двусторонних формах.
Первоначально медь использовалась для изготовления
украшений, а с IV тысячелетия до н. э. — для
производства орудий труда: плоских широких топоров и тесел, пил
с деревяннйми рукоятками, плоских двулезвийных ножей,
массивных гарпунов, проволочных рыболовных крючков,
пинцетов, а также различных видов оружия.
Медные изделия хотя по твердости уступали каменным,
но обладали множеством достоинств. Ковкой можно
изменить форму меди. Расплавление позволяло придать такую
форму, которую нельзя получить самой искусной
обработкой камня. Сломанное изделие из меди можно
воспроизвести переплавкой. Медные орудия быстро и легко
затачивались, в отличие от каменных. При замене каменного
топора на медный скорость рубки увеличилась примерно
в три раза. Стали использовать медь для изготовления
новых видов изделий: труб, гвоздей, проволоки и пр., а
также более совершенных орудий труда: кинжалов, топоров,
наконечников копий, рыболовных крючков, игл,
деревообрабатывающих инструментов и т. д.
Бронзовый век (2000-1000 лет до н. э.)
Во время бронзового века человек освоил выплавку руды,
например, в
Рис. 2.7. Сыродувная рудо-
плавильная печь на склоне
38
сыродувных рудоплавильных печах (рис. 2.7).
\ Опыты показали, что примесь
олова делает медь более твердым,
легкоплавким и красивым
металлом. Так была найдена бронза —
сплав меди с оловом и сурьмой.
В III тысячелетии до н. э. были
разработаны способы получения
первых сплавов бронзы. Обладая
более низкой температурой плавления
(800 -1000 °С вместо 1083 °С у
чистой меди), бронза менее
подвергалась окислению, превосходно
отливалась, ковалась и шлифовалась.
Благодаря этим качествам сплав
получил широкое распространение.
-J^<n2£

С III—II тысячелетий до н. э. бронза стала основным
материалом для изготовления оружия, орудий труда, посуды
и украшений, хотя наряду с этим еще долго пользовались
медными и каменными орудиями. Около 2200 г. до н. э.
в Египте использовался классический сплав бронзы — 90 %
Си и 10 % Sn, что свидетельствует о развитом плавильном
деле и умении контролировать процесс плавки.
Крупные предметы были полыми, мелкие — из
сплошного металла. Обычным способом литья в тот период было
литье по восковой модели. По этой технологии из воска
изготовлялась модель изделия. Модель обмазывали
глиной и высушивали. Форму нагревали, воск вытекал через
отверстия. Через них же заливали расплавленный металл.
Так зародился метод литья по выплавляемым моделям.
В бассейне Верхней Волги во II тысячелетии до н. э.
существовала развитая медно-бронзовая культура. Находки
на территории Абхазии свидетельствуют, что 3000 лет тому
назад изготовляли изделия из сплава Си, Sn, Sb и Pb.
Наконечник дротика из бронзы с примесью Sb и Fe по
твердости не уступал лучшей стали.
В причерноморских степях и в Саратовской области
были найдены «кубанские» шлемы скифских племен (пра-
славян называли скифами) не менее 2,5-тысячелетней
давности. Несмотря на тяжеловесность, шлемы впечатляют
своим строгим изяществом. Они были изготовлены
бронзовым литьем и ковкой.
Предки славян, расселившись по Восточной Европе,
занимались земледелием, скотоводством и имели бронзовые и
каменные орудия труда.
Железный век (1000 лет до в. з. — I в. в. э.)
Во время железного века человек освоил выплавку
рудного железа, его ковку и литье. Прямое получение железа
из руды произвело настоящий переворот в развитии
производительных сил и всей материальной культуры.
Железо плавится при 1539 °С. Такая температура была
недоступна древним мастерам. Поэтому железо вошло в
обиход позже меди. Его широкое применение в качестве
материала для изготовления оружия и инструментов началось
только в I тысячелетии до н. э., когда стал известен
сыродутный способ восстановления Fe.
39

Наиболее распространенные железные руды (магнитный
железняк, красный железняк и бурый железняк)
представляют собой соединения железа с кислородом или гидрат
окиси железа. Красные или шпатовые железняки
встречаются на болотах, лугах и озерах.
Для того чтобы выделить металлическое железо из этих
соединений, необходимо восстановить его, т. е. отнять у
него кислород. Древние мастера не имели понятия о
сложных химических процессах, а производили железо
опытным путем. Загружали в печь (в глинобитную или
простейшую яму) или в небольшие сыродутные горны одну
часть руды и четыре части угля. Древесный уголь
получали при неполном сгорании дров. Для этого на земле
складывали дрова, наверх посыпали землю и обкладывали
дерном. Дрова поджигали, и для выхода дыма и газа
оставляли несколько отверстий. В результате получали пористый,
дающий довольно высокую температуру уголь. Уголь
загружали в яму вместе с рудой, и затем поджигали нижний
слой угля, при горении угля образовывались окись
углерода и углекислый газ. Поднимаясь вверх и проходя через
слой руды, газы вступали во взаимодействие с окислами
железа и восстанавливали окись железа до металла. В
сыродутных горнах дутье осуществлялось кожаными
мехами, приводимыми в движение вручную или ногами. В
таких горнах железо восстанавливалось из руды (процесс
восстановления требует температуру 900 °С) и
превращалось в мягкую, тестообразную массу. В сыродутных
горнах древности температура достигала 1100-1350 °С.
Полученная в сыродутных печах или горнах железная крица —
это пористый ком железа, загрязненный шлаками.
Дальнейшая обработка происходила в кузнице, где крицу
разогревали и обрабатывали ударами молота, чтобы удалить
шлак. В металлургии железа технология ковки на
многие века сделалась основным видом обработки металла,
а кузнечное дело стало важнейшей отраслью производства.
После ковки железо приобретало удовлетворительные
свойства.
Чистое железо нельзя использовать из-за его мягкости.
Хозяйственное значение имел сплав железа с углеродом,
т. е. сталь, способная к закалке. Например,
изготовленный инструмент нагревали докрасна, а затем охлаждали в
воде. После закалки он становился очень твердым и
приобретал замечательные режущие качества.
40

В X-VII вв. до н. э. в Среднем Приднестровье
возникают поселения Черн одесской культуры. Главным занятием
людей было земледелие. Железо они выплавляли из
местной болотной и озерной руды.
Основной мастерской древности была кузница (рис. 2.8, а),
в которой ковали различные инструменты (рис. 2.8, б) —
оружие, ножи, лемехи плугов, подковы, различные
предметы домашнего обихода (рис. 2.8, в), подковывали
лошадей и т. д. Ножницы были изобретены около 300 лет до н. э.
Рис. 2.8. Древняя кузница (а), выкованные инструменты (б), предметы
домашнего обихода (е)
41

Они делались из железа и представляли собой два клинка,
соединенных посередине гибкой пластинкой. Ножницы
современной формы были найдены в Иране.
Способы получения сварочного железа и поверхностной
закалки были освоены раньше всего в Закавказье.
Характерно, что греки называли сталь «халюпс» или «халю-
бос», имея в виду халибов — народ, обитавший на стыке
Западного Закавказья и Малой Азии и славившийся своей
металлургией.
Являясь общедоступным и дешевым материалом,
железо очень скоро проникло во все отрасли производства, быта
и военного дела и произвело переворот во всех сферах
жизни. Только после распространения железа земледелие у
большинства народов обрело первостепенную значимость.
Железо дало ремесленнику орудия труда такой твердости и
остроты, которым не могли противостоять ни каменные,
ни бронзовые инструменты. Они явились той основой, на
которой стали бурно развиваться другие ремесла.
2.3. СРЕДСТВА ТРАНСПОРТИРОВКИ,
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПЕРВОБЫТНЫМ ЧЕЛОВЕКОМ
К первоначальным средствам транспортировки в
каменном веке, служившим для перемещения огромных
каменных плит, относятся деревянные катки, способствовав
шие уменьшению трения (рис. 2.9, а). Первое колесо
представляло собой деревянный круг, насаженный на
деревянную ось и ставившийся в повозку, запряженную
быками (рис. 2.9, б).
Первыми средствами передвижения первобытного
человека по воде были стволы деревьев (бревна) (рис. 2.9, в),
затем плоты (рис. 2.9, г), связанные из нескольких
стволов деревьев, потом долбленые челны или
лодки-однодеревки (рис. 2.9, д). При изготовлении такой лодки дерево
выжигали с последующей очисткой каменными топорами
и теслами, для гребли применяли грубые лопатки —
аналоги весел. Затем стали строить дощатые лодки.
С появлением кузнечного и гончарного дела, а также
ткачества начинается обмен изделиями, т. е. изделия
становятся товаром; теряется имущественное равенство в
обществе. Усовершенствование оружия позволило вести
войны, захватывать территории и пленных. Пленных превра-
42

в)
f^hfMi^j'^A^ii^-
Рис. 2.9. Первые средства транспорта древнего человека: а
двухколесная бычья упряжка; в
со
перемещение каменных плит с помощью катков; б ■
бревно; г — плот; д — челн

щали в рабов. Так развитие орудий труда и оружия
способствовало переходу от первобытно-общинного уклада
жизни к рабовладельческому строю и образованию
государств.
Контрольные вопросы
1. Какие орудия труда применял первобытный человек в древнем
каменном веке — палеолите?
2. Как совершенствовалась технология изготовления каменных
орудий первобытным человеком?
3. В чем заключалась первая хозяйственная революция?
4. Как первобытный человек изготавливал лук и стрелы?
5. В чем заключалась вторая хозяйственная революция?
6. Как первобытный человек добывал огонь?
7. Как совершенствовались технологии изготовления глиняных
сосудов первобытным человеком?
8. В какой последовательности первобытный человек одомашнивал
животных?
9. Каковы технологии получения меди и изготовления из нее
различных изделий первобытным человеком?
10. Как первобытные люди получали бронзу и что из нее
изготавливали?
11. Какова была технология добычи и получения красного железа?
12. Что и как изготавливали в древней кузнице?
13. Как совершенствовались средства передвижения древнего
человека по суше и воде?
Глава 3
СОЗДАНИЕ СЛОЖНЫХ ОРУДИЙ ТРУДА
В АНТИЧНЫЙ ПЕРИОД
(с 4000-3000 лет до н. э. по IV-V вв. н. э.)
Античный период частично перекрывается железным
веком первобытного общества, который закончился I в. до н. э.
В античный период всемирной истории преобладал
рабовладельческий общественный строй. Он господствовал
в Месопотамии (Шумер, Вавилон, Ассирия и др.), в
Египте, Индии, Китае уже в IV—II тысячелетии до н. э., в
Закавказье (государство Урарту) в I тысячелетии до н. э., в
Хорезме с VIII в. до н. э. по V-VI вв. н. э., затем рабство
развивалось в государствах Малой Азии, Египте, Македонии
(IV-I вв. до н. э.). В Греции рабовладельческий способ про-
44

изводства достиг своего расцвета в V-IV вв. до н. э., а в
Древнем Риме во II в. до н. э. — II в. н. э.
Техника и научные знания на самой ранней стадии
рабовладельческой формации сохраняли еще много
элементов доклассового общества. В этот период происходит
окончательный переход от каменных орудий к металлическим.
Крупнейшим достижением того времени является
использование сыродутного способа выплавки железа. Наряду с
ранее известными методами обработки металлов
используются литье, паяние, волочение и частично сварка.
Распространение железной металлургии и железных
орудий привело большую часть человечества к последнему
периоду первобытной истории, который Ф. Энгельс назвал
эпохой «железного меча, а вместе с тем железного плуга и
топора».
В начале I тысячелетия до н. э. южные степи
Восточной Европы заселяют племена кочевников — скифов,
и античные писатели, начиная с Геродота, называют
скифами и праславян.
В первые столетия новой эры происходит дальнейшее
расширение славянских поселений, жители которых
находятся уже на более высокой степени хозяйственного
развития: осваивают вращательное движение, гончарный круг,
начинают обрабатывать ножи, ткать полотно,
изготавливать посуду. Развивается кузнечное, ювелирное, ткацкое
дело и пр.
3.1. ОРУДИЯ ДЛЯ ПОДЪЕМА ТЯЖЕСТЕЙ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В РАБОВЛАДЕЛЬЧЕСКОМ ОБЩЕСТВЕ
Строительство крупных сооружений, например
гигантских пирамид древних египтян, потребовало решить
задачу подъема тяжестей на значительную высоту и их
транспортировку. Прежде всего, использовали рычаг, который
был известен еще в первобытном обществе (рис. 3.1, а).
В Древнем Египте принцип рычага был взят за основу при
создании колодезного журавля — шадуфа.
Затем был изобретен блок в форме колеса с желобом
(ручьем) по окружности, через который перекидывали
канат или другую гибкую тягу. Применение блока
позволило изменять направление тяги и получать быстрый
выигрыш в силе и скорости. Изобретение блока (рис. 3.1, б)
45

Рис. 3.1. Устройства для подъма тяжестей: а — рычаг; б —
блок; в — подъемные машины
привело к созданию первых подъемных механизмов (рис. 3.1, в).
Транспортирование тяжестей в рабовладельческом
обществе осуществлялось силой рабов и животных. Потребность
в строительных материалах способствовала увеличению
объема добычи руд, развитию горного дела и созданию
новых методов разработки полезных ископаемых (огневой
метод).
При огневом методе добычи руд породу в подземной
выработке разогревали, а затем обливали холодной водой. В
результате порода трескалась. Трещины расширяли
деревянными клиньями, затем породу вырубали бронзовыми
клиньями, а позднее — железными кирками, кайлами и пр.
46

Для подъема руды использовали
ворот в подъемных механизмах. К
равновесию ворота применимо условие
равенства моментов сил FR = Рг, как
и для рычага (рис. 3.2).
3.2. ВОЕННЫЕ МАШИНЫ
Особенно бурно развивалась
военная техника, способствующая
ведению войн в целях захвата рабов.
Постоянная военная опасность
заставляла укреплять города стенами, рвами, насыпями и другими
оборонительными сооружениями. Необходимость как
ведения осады, так и обороны городов требовала создания
осадных и оборонительных машин и механизмов. На
основе совершенствования лука и пращи были созданы два
основных типа военных машин: баллисты и катапульты.
Снарядами для баллист (рис. 3.3, а) служили камни,
бревна, заостренные и окованные в передней части. Снаряды
метали по настильной траектории на расстояние до 400 м.
Для разрушения крепостных стен и поражения
защитников крепости стали применять катапульты (рис. 3.3, б),
которые перебрасывали снаряды через стены по линейной
траектории. Снарядами для катапульт служили камни и
бочонки с горящей смолой. Движителем в метательных
машинах была упругая сила канатов, свитых из жил или
волос буйволов. Военные машины — первые приспособле-
Рис. 3.3. Военные машины: а — баллисты; б — катапульты
Рис. 3.2. Схема ворота
47

ния, размеры которых рассчитывались. Расчетным
модулем служил диаметр отверстия, через которое пропускали
канат. Малые машины метали камни по два фунта Весом,
но строились и машины внушительных размеров,
которые метали камни по 200-300 фунтов. При закручивании
каната перед броском обе его ветви настраивались по
слуху на один тон.
Метательные машины были очень тяжелыми.
Обслуживались баллисты и катапульты большим числом
воинов, и для подготовки выстрела требовалось нескрлько
часов.
3.3. ТОКАРНЫЙ СТАНОК
Изготовление орудий труда вручную было трудоемким
процессом. Поэтому наряду с ручными операциями
предусматривалась механическая обработка с помощью
станка, который позволял снимать с тел вращения стружку
при точении. Древнеегипетский станок лучкового типа
был похож на современный деревообрабатывающий
токарный станок (рис. 3.4, а). Заготовку закрепляли между
держателями, которые укрепляли на верхней доске,
уложенной на нескольких плоских опорах — основаниях. Тетиву
лука обвивали вокруг заготовки, при движении
лука!заготовка вращалась. С помощью резца снимали стружку,
придавая нужную форму изделию.
В дальнейшем, более 2500 лет назад, в Древней Греции
был изобретен станок с ножным приводом (рис. 3.4, б),
который подобен переносному станочку для заточки но-
Рис. 3.4. Токарные станки: а
48

жей и ножниц. Данное открытие связано с легендой.
Ночью на острове Самос в Эгейском море, вблизи Греции, где
жил греческий мастер Феодор, высадились воры. Они
вскрыли двенадцать замков в храме и выкрали драгоценности
властителя Поликрата. Береговая охрана обнаружила
воров, и все добро вернулось в храм. Феодор изготовил
новые замки. Детали этих замков Феодор обтачивал на
станке с кривошипно-шатунным приводом, сконструированным
им самим для этой цели.
3.4. СРЕДСТВА ТРАНСПОРТА В АНТИЧНУЮ ЭПОХУ
Торговые отношения и военные походы, естественно,
связаны с передвижением по суше и воде. Удалив с мест,
намеченных к прокладке дорог, камни, деревья и
кустарники, люди при движении по обустроенному пути
экономили время и, главное, физические силы.
В период рабовладельческого общества строили много
дорог, а также различные мосты через пропасти и реки,
по которым передвигались пешком, верхом и на повозках.
Крупнейшим достижением IV тысячелетия до н. э.
явилось создание колесной повозки. Открытие
вращательного движения и связанных с ним преимуществ
сопровождалось постепенным, у различных народов в разное время,
изобретением многочисленных технических
приспособлений, но лишь с появлением колеса способы передвижения
по суше изменились коренным образом.
Колеса древнейших повозок были сплошными, обычно
изготовленными из трех пластин дерева. С III
тысячелетия до н. э. колеса стали снабжать деревянным ободом,
а иногда и медным обручем — глиной. Колеса повозок
имели диаметр от 0,5 м (III тысячелетие до н. э.) до 1,15 м
(середина II тысячелетия до н. э.). В повозку впрягали
обычно двух тяговых животных, это были ослы, быки, позднее —
лошади.
Под влиянием военных нужд, связанных с
необходимостью создания легких повозок, способных двигаться с
большой скоростью, на рубеже III и II тысячелетий до н. э. на
смену сплошному колесу пришло колесо со спицами, что
видно на примере древнеегипетских колесниц (рис. 3.5, а).
Для передвижения по суше, помимо мускульной силы
человека и животных, уже в древности стали
использовать силу ветра. Так, почти 4000 лет назад фараон Аме-
49

СП
О
а)
в)
Рис. 3.5. Транспортные средства: а — древнеегипетская колесница; б — египетское
парусное и гребное судно; в — древнегреческое судно; г — римская трирема

немхет I катался по пустыне под парусом на доске с
колесами. Этого фараона-спортсмена можно по праву назвать
отцом сухопутного виндсёрфинга.
Особенно интенсивно стало развиваться в
рабовладельческом обществе морское дело, что было тесно связано
с ростом техники. В древних странах Востока
мореплавание было почти исключительно каботажным, т. е.
плавали в основном вдоль берегов или от острова к острову.
Однако греки на крупных судах отваживались пускаться
в открытое море и плавать сутками.
Первые суда передвигались с помощью гребцов, но
наряду с гребными судами появляются парусные. При
определенном положении паруса движение судна
осуществлялось как по ветру, так и под углом против ветра. Первые
парусные суда появились свыше 5000 лет назад в Египте
(рис. 3.5, б), Китае, Греции (рис. 3.5, в).
Полноводный Нил был первой рекой, на которой стало
развиваться речное судоходство. В Египте в V тысячелетии
до н. э. практиковалась постройка судов из стеблей
тростникового папируса. Корпус серповидной, связанной из пучков
папируса ладьи с изогнутыми кверху носом и кормой для
придания ему прочности стягивался тросами. Прямой парус
позволял плыть только по ветру. Основным двигателем
корабля была мускульная сила гребцов. Египтянам
принадлежит изобретение уключин. Отборные гребцы на судах
фараонов делали 26 гребков в минуту, что позволяло развивать
скорость 12 км/ч. Управляли такими кораблями с помощью
двух рулевых весел, расположенных на корме.
Первое гребное судно, т. е. искусственное сооружение,
способное передвигаться по воде, появилось в XV в. до н. э.
в Финикии (располагалась на восточном побережье
Средиземного моря, на территории, входящей в состав
современных Сирии и Ливии). Финикийское судно было длиной 30-
36 м, шириной 4,5-4,8 м и водоизмещением до 150 т. Экипаж
состоял из 140 человек, из них 44 гребца, количество
которых соответствовало мощности 15 л. с, длина весел была
около 4,5 м. Впервые были применены шпангоуты.
Финикийцы первыми построили килевое судно, что придало
корпусу устойчивость и позволило установить продольные и
поперечные связи. К ним крепились доски обшивки. Все это
явилось основой для быстрого развития судостроения.
Финикийцы активно вели торговлю с жителями
Средиземноморья и Черноморского побережья, и их торговые суда через
Красное море достигали берегов Индии.
51

Дальнейшее усовершенствование гребных судов связано
с увеличением числа рядов гребцов. Именно финикийцы
построили первые триремы — трехъярусные корабли,
которые оказались наиболее оптимальными с точки зрения
повышения скорости и улучшения других мореходных пара-
метро»! Эти корабли были весьма значительных размеров,
имели! три ряда весел, расположенных один под другим
в шахматном порядке. Весла были различной длины.
Наиболее выносливые гребцы сидели на верхней палубе, так как
им приходилось управлять самыми длинными веслами.
Триремы (были очень легки на ходу, маневренны и обладали
хороп!ей Скоростью. В III в. до н. э. была создана римская
трирема (рис. 3.5, г). Греческие и египетские суда с тремя
рядами гребцов назывались триерами и насчитывали до 200
гребцф. Не раз делались попытки увеличить число гребных
ярусов. Создавались суда с четырьмя рядами гребцов (квад-
papeMiji), по пять (пентеры) и семь рядов гребцов (гентеры).
Но всё они были громоздкими и неповоротливыми, поэтому
самыми распространенными остались триремы.
Греческие торговые суда были плоскодонными, имели
широкий jKopiryc с поднимающимися носом и кормой. Помимо
весел 1|рузовые суда несли от одной до трех мачт — по
одному четырехугольному парусу на каждой. Для плавания
против ве|ра использовали дополнительный треугольный парус.
Римские торговые суда, так же как и греческие, были
парусными, и только в редких случаях в качестве
движителя Пользовались веслами.
Обн|ей чертой военных кораблей было то, что все они
являлись в основном гребными, а парусная оснастка
играла второстепенную роль. Это позволяло судам
маневрировать в| любую погоду. Военные корабли были длиннее и
уже коммерческих. Наиболее распространены были трех-
палубшде суда длиной 40-45 м, греческие и римские триеры.
Рабовладельческий строй сохранялся и в период античности
(с VI ва до н. э. до V в. н. э.), когда Древняя Греция и Древний
Рим являлись центрами материальной и духовной культуры.
3.5|| МАШИНЫ, СОЗДАННЫЕ АЛЕКСАНДРИЙСКИМИ
I МЕХАНИКАМИ ГЕРОНОМ И КТЕСИБИЕМ
В гжриод эллинизма строительное искусство
подкреплялось! математическими расчетами и показаниями
геодезических приборов. Не позже VI в. до н. э. стали приме-
52

пять методы расчета пропорций статуй и храмов. В VIII-
VII вв. до н. э. наибольший прогресс наблюдался в
металлургии, ткачестве, гончарном производстве.
Простейшие механические приспособления можно было
бы назвать динамическими, так как они создавались для
экономии человеческой силы. Но почти одновременно
появляются приспособления, которые можно назвать
кинематическими или автоматами, потому что они служили
для преобразования движения.
Описанию автоматов посвятил одно из своих сочинений
ученый эпохи позднего эллинизма Герон Александрийский,
живший в I в. н. э. С помощью автоматов производились
театрализованные и религиозные действа. Движение фигур
в театре марионеток, осуществлявшееся по прямой, по
кругу и по производной кривой, производилось при помощи
нитей, навернутых на барабаны или блоки различного
диаметра и натягиваемых грузиками. В тех местах, где нити
имели ненатянутые участки (петли), одно движение
запаздывало относительно другого. Со временем система
привода автоматов усложнялась и обретала нечто общее с
современными автоматами (главный вал) и
манипуляторами (поэлементный привод). Наряду с малыми автоматами
были и большие, управлявшие движением статуй.
Автомат Герона для продажи храмовыми жрецами
святой воды, выдававший воду в обмен на монетку, по
принципу действия весьма напоминает современный торговый
автомат. В числе изобретений Герона — гидравлическая
машина для подъема тяжестей (рис. 3.6, а) и прибор,
названный им годометром {греч. hodos — путь, греч. metreo —
измеряю) — измерителем пути, который в настоящее
время в зависимости от назначения называют спидометром
или таксометром. Годометр Герона (рис. 3.6, б) состоял из
системы зубчатых колес, приводившихся в движение при
езде повозки. Пройденный путь фиксировался стрелками
на циферблате с делениями.
Еще больший интерес представлял эолипил Герона (греч.
aiolos — эол — повелитель ветров, греч. pilos — мяч),
действовавший по реактивному принципу. Пар из котла по
двум полым осям поступал в шар и заставлял его
вращаться в вертикальной плоскости. Таким образом, Герон
впервые использовал принцип, который почти 2000 лет
спустя лег в основу устройства паровой турбины.
Изобретение пневматики связывается с именем
александрийского механика (III в. до н. э.) Ктесибия. Александрия,
53

Рис. 3.6. Машины, созданные Героном (а — гидравлическая; б —
счетчик оборотов) и Ктесибием (в — водяной насос; г — клепсидра)
столица Египта, была тогда центром прикладной науки. Кте-
сибий занимался гидравлическими приборами. Он изобрел
двухцилиндровый пожарный насос (рис. 3.6, в), который ни
в чем существенно не отличается от современного. Насос был
снабжен всасывающим и нагнетающим клапанами,
воздушным уравнительным колпаком и рычагом — балансиром для
ручного привода. Ктесибием были изобретены водяные часы,
водяной орган, а также аэротрон (греч. аег — воздух + греч.
thronos — место) — военная машина, в которой роль
упругого тела играл сжатый воздух. Как пожарный насос, так и
аэротрон представляли собой цилиндр с движущимися
внутри него поршнями. Это первое в истории техники
упоминание о кинематической паре цилиндр—поршень.
54

Водяные часы (греч. klepsydra — клепсидра) (рис. 3.6, г)
были известны в Греции с V в. до н. э. В часах Ктесибия
вода через трубку медленно наполняла резервуар с
поплавком. Фигурка на поплавке указывала время по делениям,
нанесенным на вертикальной шкале. Ктесибий построил
орган, действующий от воздушного насоса. Орган был
снабжен устройством, помещавшимся под водой и
позволявшим регулировать подачу воздуха в трубы.
3.6. ВКЛАД АРХИМЕДА В РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ
Древнегреческий ученый, математик и механик
Архимед (ок. 287-212 до н. э.) родился на острове Сицилия, в
Сиракузах, но учиться поехал в Александрию.
Многогранны теоретические разработки великого
ученого. Он занимался в основном практическими
приложениями математики (геометрии), физики, гидростатики и
механики. В математике за 2000 лет до открытия
интегрального исчисления он обосновал метод расчета
параболического сегмента. Архимед впервые вычислил число к —
отношение длины окружности к диаметру, и доказал, что
оно одинаково для любого круга.
Первый закон гидростатики, открытый Архимедом,
носит его имя — на тело, погруженное в жидкость, действует
сила, равная массе вытесненной им жидкости. Сиракузс-
кий ученый открыл закон удельного веса (плотности)
металла. Рассказывают, что однажды правитель Сиракуз,
царь Гиерон, приказал проверить, соответствует ли масса
золотой короны массе отпущенного для нее золота, не
заменена ли часть золота серебром. Архимед сделал два
слитка: один из золота, а другой из серебра, каждый равный
массе короны. Опустив в сосуд корону, Архимед установил,
что ее объем превышает объем золотого слитка за счет
примесей серебра, что подтвердило недобросовестность мастера.
В области астрономии он создал архимедову сферу —
модель, показывающую движение небесных светил вокруг
Земли. На глобусе Архимеда были представлены
движения Солнца, Луны, Меркурия, Венеры, Марса, Сатурна и
Юпитера (рис. 3.7). В III в. до н. э. римский христианский
писатель Лактации так говорил о возможностях прибора:
«...Ведь мог же сицилиец Архимед воспроизвести облик и
подобие мира в выпуклой округлости меди, где он так
разместил и поставил Солнце и Луну, что они как будто со-
55

Рис. 3.7. Система мира Архимеда (указаны межпланетные расстояния
в мириадах стадий): а = 554, d = 5081, А = 5640, с = 2027, h = 2007, п = 4
вершали каждодневные неравные движения и
воспроизводили небесные вращения; он мог не только показать
восход и заход Солнца, рост и убывание Луны, но и сделать
так, чтобы при вращении этой сферической поверхности
можно было видеть различные течения планет...»
Солнце, Луна и звезды на обычном звездном глобусе
отсутствуют, их невозможно изобразить, так как они
непрерывно меняют свое положение по отношению к
звездам. Архимеду как раз и удалось решить эту задачу.
Заставив с помощью специальных механизмов
перемещаться макеты светил, он создал своеобразный планетарий,
демонстрировавший все видимые движения небесных тел
и даже фазы Луны.
56

В античную эпоху не существовало механизмов, по
сложности хоть сколько-нибудь близких к архимедовой сфере.
Этим и объясняется восхищение писавших о ней авторов,
которые, вероятно, несколько переоценивали ее сложность.
Поскольку в книге Архимеда об устройстве небесного
глобуса содержалось описание его механизмов, вполне
вероятно, что многое в конструкции механических часов,
родиной которых является Византия, было подсказано
создателем механического небесного глобуса.
Архимед, страстно увлеченный механикой, создал теорию
пяти «простых» механизмов: рычага, клина, блока,
бесконечного винта и лебедки. Желая подчеркнуть достоинства
рычага, Архимед произнес ставшую знаменитой фразу:
«Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Водоподъемный
винт Архимеда, или «улитку» (рис. 3.8, а), египтяне
использовали для полива садов, орошения полей в период
полноводья Нила, а позже для откачки воды из рудников.
Изготовление «улитки» требовало меньших затрат
дерева, чем водочерпального колеса (рис. 3.8, б), что было
важно при дефиците древесины в восточных странах.
Усовершенствованный вариант водоподъемной машины
служил по назначению в начале XX в. в монастыре на
острове Валаам. Сегодня архимедов винт используется в
обыкновенной мясорубке. На основе бесконечного винта были
изобретены в то время такие важные, а ныне ординарные
детали, как болт, сконструированный наподобие винта, и
гайка.
В 18 лет Архимед сконструировал подъемник в виде
дощечки, висевшей на четырех шнурах, которая
поднималась за счет специального колеса, проводимого в
движении мышью. Когда мышь бегала по колесу, дощечка
поднималась. Отец Архимеда показал игрушку царю Гиеро-
ну. Она ему понравилась. Царь позвал Архимеда и поручил
ему сделать устройство для подъема метательных машин
и других грузов на крепостную стену. Через три месяца
заказ был выполнен. Подъемник Архимеда установили в
башне городской стены, и с его помощью можно было
поднять сразу десять человек, а в движение он приводился
ступальным колесом.
Однажды Архимед, хитроумно приладив рычаг, винт и
лебедку, к удивлению зевак, спустил на воду тяжелую
галеру, севшую на мель, со всем ее экипажем и грузом. При
обороне Сиракуз во время второй Пунической войны
Архимед сконструировал несколько боевых машин, которые
57

а)
Рис. 3.8. Водоподъемный винт (о) и водочерпальное колесо (б)
Архимеда
позволили горожанам отражать атаки превосходящих в силе
римлян в течение почти трех лет. В одной из них была
использована система зеркал, с помощью которых египтяне
смогли сжечь флот римлян.
Метательные машины, изобретенные Архимедом, по
дальнобойности и весу бросаемых снарядов намного
превосходили подобные устройства того же времени. Для обороны от
кораблей противника Архимед изобрел «железные лапы»
(рис. 3.9), которые действовали следующим образом:
58

Рис. 3.9. Схема действия «железных лап» при
поражении корабля противника
1 — с помощью специального соединения балка крана
вращалась как горизонтально, так и вертикально, и
«клешни» могли захватить вражеский корабль при
приближении к стенам города;
2 — волы тянут канат; это усилие передается через
систему шкивов подъемного устройства, а естественная
плавучесть корабля облегчает подъемную работу;
3 — когда корабль поднимали до предела, неожиданно
ослабляли нагрузку на систему шкивов, и корабль падал в воду.
Созданные Архимедом краны с петлями из железных
цепей, огромными клещами, державшими камни,
наносили жестокие удары по римским судам.
Архимед изобрел перископ (греч. periskopeo — смотрю
вокруг, осматриваю): устройство для наблюдения за
поверхностью воды из подводного
положения — оптический прибор с системой
зеркал или призм, позволяющий вести
наблюдение из укрытия — из подводной лодки,
танка (рис. 3.10).
Перископ простейшей конструкции —
труба, куда устанавливались два
наклонных зеркала: одно у верхнего конца
трубки, другое — у нижнего. Лучи света,
отражаясь сначала от верхнего зеркала,
попадали затем на нижнее и отражались от
него в направлении к глазу наблюдателя.
ЗЕ
Линза
Призма
Призма
Линза
з
Линза
Рис. 3.10. Схема
перископа Архимеда
59

3.7. ЗАРОЖДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ НОВЫХ НАУК
В АНТИЧНУЮ ЭПОХУ
К концу античной эпохи формируются элементы таких
областей науки, 1как астрономия, механика и
физика, благодаря работам Пифагора, Архимеда, Птолемея
и др. Наука зародилась в Древней Греции в VI в. до н. э.
При этом под наукой понимается определенная систе-
мазнаний, являющаяся результатом деятельности
группы людей (научного сообщества) по получению новых
знаний.
Древнегреческие ученые были одновременно и
философами, и учеными-естествоиспытателями.
Древнегреческие философы (Гераклит Эфесский, Фалес
Малесский, Анаксимен, Анаксимандр, Пифагор) считали,
что все предметы окружающего мира состоят из
простейших начал («стихцй»), к которым относятся огонь, вода,
воздух, земля.
Демокрит (ок. 470 или 460-370 до н. э.) ввел
атомистическое учение. По Демокриту, Вселенная состоит из
мельчайших материальных частиц — атомов — и
незаполненного пространства — пустоты; атомы вечны и
настолько малы, что недоступны для восприятия
органами чувств.
В круг интересе в Аристотеля (384-322 до н. э.),
являвшегося учеником Платона, входили философия, история,
математика, физика, астрономия, механика, биология,
в частности зоология и ботаника, и др.
Евклид (III в. до н. э.), крупнейший математик,
заложил основы античной математики, создал метод аксиом,
что позволило ему осуществить построение геометрии,
носящей его имя.
Эпикур (341-27JD до н. э.) разделял точку зрения
Демокрита об атомах; пытался найти внутренние источники
жизни атомов, что по тому времени являлось шагом
вперед.
В конце I в. до н. э. римский архитектор и инженер
Марк Витрувий написал «Десять книг об архитектуре»,
которыми пользовались по крайней мере 1500 лет. В
десятой книге, где рассматривались инженерно-технические
проблемы, дано, вероятно, первое определение машины:
«Машина есть сочетание соединенных вместе деревянных
частей, обладающее огромными силами для передвижения
60

тяжестей». Согласно Витрувию, машины и орудия
различаются тем, что для выполнения работы машинами
требуется большее число рабочих или применение
значительной силы (таковы, например, баллисты и давильные
прессы), орудия же выполняют задание умелой рукой
человека.
В IV-V вв. до н. э. началось Великое переселение
народов. Около 372 г. в Европу вторглись гунны. В IV в.
Римская империя разделилась на Восточную со столицей
в Византии (Константинополь) и Западную со столицей
в Риме. Западная Римская империя под натиском
германских племен в 476 г. была уничтожена, и на ее развалинах
был образован целый ряд кельтских и германских
государств.
В Восточной Византийской империи уровень познаний
в практической механике был высок. Известно, что в
Константинополе существовал арсенал с большим количеством
военных машин.
Контрольные вопросы
1. Какие орудия для подъема тяжестей применялись в
рабовладельческом обществе?
2. Какие военные метательные машины применялись в
рабовладельческом обществе?
3. Как улучшалось качество токарного станка в рабовладельческом
обществе?
4. Каковы были транспортные средства в античную эпоху?
5. Как совершенствовались морские суда в рабовладельческом
обществе?
6. Какие машины были созданы Героном Александрийским?
7. Что изобрел александрийский механик Ктесибий?
8. Какой вклад в науку внес Архимед?
9. Каковы основные изобретения Архимеда?
10. Из каких первооснов состоят все предметы окружающего мира, по
мнению древнегреческих натурфилософов?
11. Каков вклад Демокрита и Аристотеля в древнегреческую
натурфилософию?
12. Какой вклад в развитие древнегреческой философии внесли
Евклид и Эпикур?
13. Каков вклад древнеримских ученых в натурфилософию?
14. Что такое машина, согласно Витрувию?

Глава 4
• разрабатываются
• в XIV в. начинаю1
ИЗОБРЕТЕНИЕ СЛОЖНЫХ ОРУДИЙ ТРУДА,
ПРИВОДИМЫЕ В ДЕЙСТВИЕ СИЛАМИ ПРИРОДЫ
(|j:rVi-V до XIV-XV вв.)
В период раннего феодализма IV-V вв. применялись еще
простые орудия. Осуществлялся переход от
рабовладельческого общества |к развитому феодальному.
4.1. РАЗВИТИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
И НАЧАЛО СОЗДАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ
В ЭПОХУ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ
Со второй полСВДшь:: VIII в. научное лидерство
смещается из Европы на .Ближний Восток:
• алхимия постепенно перерождается в химию,
идеи Архимеда,
)т использовать математические
методы, т. е. идет подготовка к созданию точного естествознания.
В границах Арабского Халифата проживали хорезмий-
цы, сирийцы, тюрйи, египтяне, арабы, испанцы и прочие
народы, объединяющим началом для которых были язык и
религия.
Арабская культура была очень сложным явлением,
включавшим как наследие античности, так и научные
изобретения арабских ученых и представителей различных народов
Передней и Средней Азии, а также Средиземноморья.
Огромный вклад в развитие естественных и точных наук
внес знаменитый арабский ученый Джабир ибн Хайян
(ок. 721 — ок. 815), известный в Европе под
латинизированным именем Гебер. Наибольший интерес представляют
его труды по алхимии. (Значение слова «химия» можно
истолковать либо как «египетская наука», либо как
«наука о растительных соках», либо как «наука о плавке
металлов».) В своей «Книге изъяснений» Джабир впервые
выдвигает мыслью что- превращение металлов возможно.
В его трудах содержались выводы по вопросам
химической технологии и металлургии.
В IX в. арабы усовершенствовали процесс дистилляции
и научились производить спирт, который длительное
время использовали!фол^ко как антисептическое средство.
Подробный перечень химического оборудования, применяв-
62

шегося в то время при перегонке, возгонке, растворении,
кристаллизации веществ, описал в своих трудах ученый
ар-Рази (865-925 или 934) — знаменитый врач и алхимик
иранского происхождения. Ар-Рази написал двадцать одну
книгу по алхимии. Главная из них, «Книга тайны тайн»,
содержала описание различных химических процессов и
необходимого для этого лабораторного оборудования, куда
входили горны, жаровни, фитили, горелки, литейные
формы, мензурки, колбы и пр. Ар-Рази изобрел
гидростатические весы для измерения плотности веществ.
Известен трактат «Книга о механике», принадлежавший
знаменитым астрономам и математикам Багдадской
школы — трем братьям Баку Муса (IX-X вв.) Среди
механических устройств, описанных в нем, имеются сведения о
приспособлении для поддержания постоянного уровня воды
в сосуде.
Механическим устройствам для поднятия воды посвящен
трактат Абу-ль-Изза Исмаила алъ-Джарри (ХИ-ХШ вв.)
«Книга о познании инженерной механики».
Такого же рода устройства рассматриваются в трактате
Мухаммеда Ибн Али алъ-Хурасани «О водяных колесах» —
о подъеме воды и служащих для этого механических
устройствах.
Многочисленные описания всевозможных механических
устройств, применявшихся в разных странах,
проповедующих ислам, содержатся в трактатах алъ-Кинди Якута и
Ибн Халдуна.
Видный арабский философ алъ-Кинди (800-870 гг.), в
учении которого переплетались идеи Платона, Аристотеля
и восточных авторов, посвятил специальный труд оптике.
Оптикой с большим успехом занимался также ученый
Ибн алъ-Хайсам (965-1039), уроженец Басры (Ирак),
известный в Европе под именем Альгазен. В своем труде
«Сокровище оптики» (30-е гг. XI в.) он рассматривал
различные виды зеркал, законы преломления света,
увеличительное действие плоско-выпуклой линзы, впервые
упоминал камеру-обскуру, позволяющую получить на экране
изображение предметов, и т. д. Он первым изучил анатомию и
функции человеческого глаза. Альгазен
экспериментально доказал несостоятельность флюидной теории видения
Пифагора и Платона. Он высказал идею о действии на
предметы солнечного света и отражении его лучей от
поверхности окрашенных предметов, о том, что лучи, попадая
в глаз, вызывают зрительные ощущения.
63

4.2. МЕТАЛЛУРГИЯ И КУЗНЕЧНОЕ ДЕЛО,
СТРОИТЕЛЬСТВО ЖИЛЫХ, ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОСТРОЕК
И МОСТОВ В ДРЕВНЕЙ РУСИ
В V-VI вв. в связи с основанием Киева у восточных
славян формируются государственные образования. В VI-IX вв.
возникают новые города: Новгород, Переяславль, Чернигов,
Полоцк. Из летописей можно судить о том, что старые
русские мастера были знакомы с наступательной и
оборонительной техникой, водяными мельницами, литейным делом.
К концу IX в. из восточнославянских племен формируется
могущественное древнерусское государство — Киевская Русь.
Древнейшей отраслью промышленности на Руси была
металлургия. Первыми ремесленниками-специалистами
были кузнецы, которые занимались доменным и
кузнечным делом, а также ювелиры. Кузнецы изготовляли ножи,
серпы, лопаты, военное снаряжение. Они умели выполнять
тончайшие процессы многослойной сварки железа и стали,
создавали сложные системы замков и ключи к ним. Замки
использовались с IX-X вв., но широкое распространение
обрели в XI-XIII вв. Из многочисленных систем замков
наиболее предпочтительными стали цилиндрические
пружинные замки, корпуса которых состояли из двух
соединенных цилиндров. Такой замок закрывается, когда
введенная в корпус пружина расходится. Ключ сжимает
пружину, и замок открывается. Трубчатый пружинный замок
с Княжей горы (XI в.) состоит из 35 частей. Корпус замка
железный, а пружина состоит из двух частей — железной
и стальной. Обе пластины сваривались, затем термически
обрабатывались. Толщина пластинок колебалась от 0,4 до
1 мм, а сварка таких тонких пластинок чрезвычайно сложна.
Массовые, жилые и хозяйственные постройки на Руси
были в основном деревянными, что свидетельствует о
развитии плотницкого мастерства. Основными типами
древнерусского жилища были срубные постройки. Срубы XI-
XII вв. найдены в укреплениях Новгородского острога,
древнего Мстиславля, близ Боголюбова у Сунгилевского оврага,
в городе Дмитриеве и других местах.
Большого мастерства древних строителей требовала
постройка мостов. В летописи (X в.) упоминается о мостах
в древнерусских городах Вручьем (ныне Овруч) и
Васильеве. В 1115 г. Владимир Мономах соорудил наплавной мост
через Днепр. Первые наплавные мосты состояли из ряда
плотов, лодок, барок с перекинутыми через них балками,
64

Рис. 4.1. Постройка моста при осаде крепости во
времена Карла Великого (начало IX в.)
державшими настил. Постоянные мосты были балочного
или лодкосного типа, опорами для них служили срубы.
В то время на Руси, как и в Европе (например, при
постройке моста во времена Карла Великого — начало IX в.),
все еще использовались ручные ножовки, топоры, лопаты
и прочие орудия производства (рис. 4.1).
Киевская Русь вела обширную торговлю. Весомую
значимость в транспортных перевозках и при военных
походах имели водные пути.
4.3. ДРЕВНЕЙШИЕ СУДА
И МЕТАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ КИЕВСКОЙ РУСИ
Древнейшие суда — лодки-однодерёвки, представлявшие
собой выдолбленные и отесанные деревья, появились еще
в X в. Обычно они были небольших размеров и вмещали
65

не более трех человек, но некоторые из них имели длину 20 м
и ширину 3 м. Позже грузоподъемность лодок повысили за
счет увеличения размеров надводной части нашивкой к
бортам досок-набоев. Затем стали изготавливать суда, полностью
сшитые из досок. Эти изменения конструкции отражались в
названиях: однодерёвки, набойная ладья, дощаник.
В XII в. появились насады — ладьи, перекрытые
палубой с высокими бортами.
В Киеве суда снабжали также военной оснасткой. Для
волочения судов применяли катки и колеса, которые
прикрепляли к днищу лодки. Нормы грузоподъемности
судов — 40-60 человек с необходимым запасом воды и пищи,
из них 20-30 человек работали на веслах.
Военная и оборонительная техника Киевской Руси в
значительной степени концентрировала в себе все новейшие
достижения инженерно-технической мысли и практики.
Первые метательные машины (VI в.) метали камни из
пращей, прикрепленных к рычагу с противовесом — пороком,
действие которых определялось словом «шибаху», а
самострелов и луков — «стреляху». Дальность выстрела
пращи составляла 150-500 м при массе снаряда 40-100 кг.
Центрами «деревянной артиллерии» стали Холм, Перемышль
и другие города. Среди городских ремесленников были
порочные мастера, которые кроме плотницкого дела
должны были уметь создавать и пользоваться пороками.
4.4. СОЗДАНИЕ ВОДЯНЫХ МЕЛЬНИЦ
В СТРАНАХ АРАБСКОГО ХАЛИФАТА И НА РУСИ
Техника периода развитого феодализма XI-XV вв.
содействовала распространению сложных орудий труда, что
привело к общественному разделению труда. Происходит
отделение промышленного производства от земледелия,
появляются крупные феодальные города.
Энергетической основой производства в основном
служила мускульная сила людей и животных, силы потока воды
и движения ветра. Мощность человека в среднем
равнялась 54 Вт. Энергетические возможности лошади на
приводе составляли уже 392 Вт, а водяного колеса — 1715 Вт.
Развитие техники в этот период в арабоязычных
странах определялось многими условиями: необходимостью
создания системы орошения, ростом городов и связанным
с ним строительством зданий, увеличением горной выра-
66

а) б)
ботки, развитием торгового и военного судоходства, в
частности ростом пиратского флота (ибо пиратство тогда было
одним из важных занятий прибрежного населения
Средиземноморья). Возникает много разных типов
водоподъемных машин, приводимых в действие силой воды.
Первой машиной в современном понимании этого слова
можно назвать водяную мельницу, т. е. преобразователь
энергии водного потока в энергию вращения. Это
простейшее устройство состоит из основного колеса, двух
цевочных колес и рабочего органа — двух жерновов,
неподвижного и подвижного. Первые мельницы появились на
горных речках и быстро распространились повсюду, где можно
было создать перепад воды.
Два ряда лопаток позволяли изменять направление
движения колес за счет направления струй на тот или другой
ряд лопаток колеса. Для быстроходной реки применяли ниж-
небойное, или свободное, колесо (рис. 4.2, а), а для медленно
текущих рек — верхнебойное (рис. 4.2, б). Затем их
заменили среднебойными колесами (рис. 4.2, в). Вместо плоских
лопаток стали использовать ковшевые колеса. Водяная
мельница Герхарда Брюссельского представлена на рис. 4.3.
67

Рис. 4.3. Водяная мельница Герхарда Брюссельского
На реке Hyp в Персии в X в. была построена мощная
плотина, основание которой было залито свинцом. По обоим
берегам реки было установлено десять водяных мельниц и
десять черпальных колес, при помощи трубопровода эти
установки подавали воду для орошения полей 300 деревень.
Водяные мельницы достигли в странах Халифата
(Южная Аравия, Египет, Месопотамия, Персия, Афганистан,
Хорезм) такого распространения, что о ручном помоле зерна
забыли. На многих реках строились плавучие мельницы,
например в Месопотамии на Тигре, чтобы наиболее полно
использовать энергию воды. Для привода мельниц
использовали даже приливы рек; так, в Басре в устье каналов,
почти целиком питавшихся водой за счет прилива, были
построены мельницы, которые приводились в движение
отступающей во время отлива водой. Мельницы Мосула
висели над рекой на железных цепях. Каждая такая
мельница в Багдаде имела по сто жернопоставов.
Первые сведения о применении водяных мельниц на Руси
относятся к XI в., а плотина была впервые построена на
реке Волхов. Для этого делались срубы, которые
загружались валунами и закреплялись. В результате этого русло
сужалось и возрастала скорость текущей воды. Были
построены мельницы на Волге, Каме, Днепре и в других местах.
68

4.5. ПРИМЕНЕНИЕ ВОДЯНЫХ КОЛЕС В ГОРНОМ ДЕЛЕ,
МЕТАЛЛУРГИИ И ДРУГИХ ОТРАСЛЯХ
В горном деле для добычи и подъема руды использовали
различные сложные механизмы и устройства, приводимые в
движение сначала мускульной силой животных, а затем
водяными колесами. К их числу относятся рудничный подъемник
с конным приводом и фрикционным тормозом (рис. 4.4, а),
Рис. 4.4. Применение водяных колес: а — в рудничном подъемнике с
конным приводом и фрикционным тормозом; б — в дробильной мельнице с
приводом бегунка от водяного колеса; в — с вертикальным валом; г —
реверсивного в рудном подъемнике
69

мельница для дробления породы с приводом бегуна от
водяного колеса (рис. 4.4, б), рудничный подъемник с
реверсивным водяным колесом (рис. 4.4, г). Применяли также
колеса с вертикальным валом (рис. 4.4, в) типа конического
зубчатого колеса с криволинейными зубьями.
После изобретения кривошипно-шатунного механизма,
позволяющего преобразовывать вращательное движение в
возвратно-поступательное, водяные колеса стали служить в
металлургии для приведения в действие воздушных мехов, для
пиления дров, валяния сукна и в некоторых других случаях.
4.6. СОЗДАНИЕ ВЕТРЯНЫХ МЕЛЬНИЦ В ПЕРСИИ,
ИРАКЕ, ЕВРОПЕ И В РОССИИ
В VIII в. в Персии и на территории нынешнего Ирака
появились ветряные мельницы (рис. 4.5) различной
конструкции. Имеются сведения об изобретении в IV в. мельницы в
Бактрии (нынешний Афганистан) с ветряным колесом,
лежавшим в горизонтальной плоскости; вертикальный вал
вращал подвижный жернов.
В этом случае
отсутствовала передача и
конструкция оказывалась
достаточно простой.
Почти одновременно с
ветряными мельницами
появились и
регулирующие устройства.
Необходимость в этих
устройствах диктовалась тем,
что крылья мельниц были
связаны с жерновом
практически напрямую и,
следовательно, скорость его
вращения сильно
зависела от капризов ветра.
В Бактрии все мельницы
и черпательные колеса
приводились в движение
господствующим
северным ветром и поэтому
ориентированы только по
Рис. 4.5. Ветряная мельница нему. На мельницах
70

были устроены люки, которые открывались и закрывались,
чтобы сила ветра была то больше, то меньше, поскольку
при сильном ветре мука горит и выходит черной, порой
даже жернов раскаляется и разваливается на куски.
До революции в России насчитывалось до 200 тысяч
ветряных мельниц, которые перемалывали 40 % зерна от
общего урожая. Крылья первых мельниц изготавливались,
подобно корабельным парусам, из парусины. Потом
появились деревянные крылья у шатровых мельниц (рис. 4.6, а),
которые поворачивались вместе с крышей так, чтобы кры-
Рис. 4.6. Виды ветряных мельниц: а — шатровая; б — козлового типа
71

лья располагались против ветра. Энергия, поступающая
на ветряные мельницы, пропорциональна кубу скорости
ветра и площади, облетаемой крыльями мельницы. Ее КПД
составляет около 45 %.
В сельской местности изготавливались мельницы
козлового типа (рис. 4.6, б) с небольшим диаметром колес —
8-12 м. Эти мельницы разворачивались на центральном
столбе-козле и устанавливались так, чтобы крылья
располагались против ветра. Ветряные мельницы к концу
XII в. получили распространение во Франции, Англии и
Голландии, в XIII в. — в Германии, в XIV в. — в Польше и
на Украине.
4.7. ТЕХНИКА ПРЯДЕНИЯ И ТКАЧЕСТВА,
ОСВОЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ
В странах Арабского Халифата большое
распространение получило ткацкое искусство. Так, в Египте, а позднее
в Персии производились льняные и шерстяные ткани.
Хлопок начали ткать в Индии, а затем в странах Средней Азии.
В X в. хлопчатобумажные ткани ткали в Кабуле и
вывозили в Китай и Персию. Центром шелкопрядения была
Византия, шерстяные ковры ткали в Армении, Персии и
Бухаре, причем армянские ковры считались лучшими.
Такое массовое производство тканей для рынка явилось
результатом совершенствования техники прядения и
ткачества. Преобразование поступательного движения во
вращательное с помощью педального механизма, освоенное
в конструкции гончарного круга, вошло в конструкцию
прядильного механизма, что улучшило качество пряжи и
ускорило ее производство. Были усовершенствованы
конструкции ткацкого станка, около II в. до н. э. в Китае
изобрели станок с подвижными шнурами для поднятия и
опускания нитей после каждого пролета челнока. Этот станок
затем был освоен ткачами Средней Азии и Ближнего
Востока.
В IX столетии в Самарканде было налажено
производство бумаги из тряпья, и на длительное время этот город
стал центром бумажных фабрик. В одном из писем из
Хорезма адресант послания извиняет своего друга, который
давно не писал ему, поскольку тот живет далеко от
Самарканда и поэтому бумага слишком дорога для него.
72

4.8. ТЕХНИКА ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И РАЗВИТИЕ
ГОРНОГО ДЕЛА И МЕТАЛЛУРГИИ
Развитие торговли привело к совершенствованию
производства и земледелия. В земледелии стала применяться
трехпольная система, при которой пашня делится на три
поля: на первом из них сеют озимые культуры; на втором —
яровые; третье остается свободным (под паром).
Производится ежегодное чередование полей. Кроме зерновых
культур в больших масштабах стали выращивать виноград,
хлопок, овощи, фрукты. Дальнейшее развитие получило
животноводство. Все это вызвало большую потребность в
железе, широко применявшемся для производства
сельскохозяйственных орудий, ремесленных инструментов и
предметов домашнего обихода.
В хлебопашестве железный тяжелый колесный плуг
приводился в движение быками, волами и лошадьми. Лошадь
стали использовать как тяговую силу на пахоте после X в.,
когда был изобретен хомут. С VIII-IX вв. деревянные
рабочие части сельскохозяйственных орудий стали заменять
железными. Появились железные лемехи и ножи у плуга,
сошники у сохи, зубья у бороны (рис. 4.7) и т. д. Все эти
новшества позволили производить более глубокую
вспашку и лучше обрабатывать посевы.
Рис. 4.7. Плуги и соха: а — колесный плуг; б — соха с одним зубом; в —
плуг с передком
73
I

Большое достижение в хлебопашестве — замена
деревянных частей плуга и бороны железными — привело
к росту производительности сельскохозяйственных работ.
В связи с потребностью в таких металлах, как медь,
золото, серебро для церковной утвари, украшений и прочего,
быстро развивалось горное дело. Древний способ получения
железа (точнее, железа с содержанием углерода не более 0,01-
0,04 %) с помощью сыродувного процесса был мало
производителен. Для устранения этого недостатка увеличили
высоту печи и усилили поток воздуха с помощью мехов.
Первоначально мехи представляли собой простой мешок из шкур
животных, приводимый в действие руками или ножным
способом. В дальнейшем стали применять более мощные мехи с
использованием водяных колес. Колесо через цевочную
передачу* вращало кулачковый вал, от которого, в свою
очередь, в действие приводились мехи. У сыродувной печи
имелось два меха, работающих попеременно для обеспечения
непрерывности потока воздуха. Воздух в печь подавался
через сопло, проходившее в отверстие в задней стенке печи,
проделанное в полуметре от пода. В таких печах стали
получать губчатый чугун (соединение железа с углеродом в
количестве от 1,7 до 4-5 %), который обладал относительно
небольшой температурой плавления; из него стали отливать
ядра и стволы пушек.
Впоследствии сыродувные процессы получения чугуна
и железа были объединены в двухступенчатый способ
получения стали: сначала получали чугун, потом, при
вторичной обработке в кричном горне, — сталь.
Таким образом, совершенствование сыродувной печи в
конечном счете привело к созданию доменной печи, в которой
получали чугун. В печь закладывали руду (обычно
обогащенную) и каменный уголь с большим содержанием
углерода (в дальнейшем кокс) и необходимые добавки. Содержимое
доменной печи продувалось снизу воздухом; позднее стали
подавать подогретый воздух. В результате выплавлялся
чугун, который подразделялся в зависимости от назначения на
два вида: литейный чугун и передельный чугун,
перерабатываемый в сталь в сталеплавильных печах. При вторичном
переплаве передельного чугуна стали получать сталь — сплав
железа с содержанием углерода от 0,04 до 1,7 %.
Зубчатый механизм для передачи вращения с требуемой скоростью
между параллельными валами, в котором одно из колес имеет зубья в
виде трубок, цилиндров — цевок.
74

Первая стадия получила название доменного процесса,
вторая — кричного передела. Древнейшие домны
появились в Зигерланде (Вестфалия) во 2-й половине XV в. Кон-
Рис. 4.8. Получение стали: а — схема доменной печи; б — плавильный горн-
домница
75

струкция их отличалась большой высотой шахты,
мощным воздуходувным аппаратом и увеличенным объемом
верхней части шахты. Затем открыли переднюю стенку
домны и расширили горн. Такая доменная печь при
высоте 4,5 м давала до 1600 кг чугуна (рис. 4.8, а).
В кричном горне (рис. 4.8, б) под воздействием дутья
происходило выгорание углерода из чугуна. В сутки можно
было получить около 1 т стали, выход составлял 90-92%
от массы чугуна. Качество кричного железа было выше
сыродувного, так как в нем содержалось меньше шлаков.
4.9. ГРУЗОПОДЪЕМНАЯ И СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
В средневековый период складываются представления
об основных понятиях физики и механики, механической
работе и мощности. Понятие мощности распространялось
вначале на измерение производительности водоподъемных
насосов, которая определялась величиной, равной
произведению количеств (массовых и объемных) воды,
выкачиваемой в единицу времени, на высоту подъема ее насосом.
Мощность измерялась в лошадиных силах. Понятие
работы было введено в 1826 г. для оценки работы машин.
В средневековье часто использовали треножные краны. Груз
поднимался при помощи полиспаста с двумя-тремя
подвижными блоками. Конец каната навивался на барабан ворота,
вращавшегося людьми. Широко применялись поворотные
краны, которые, подняв груз, перемещали его на другое место.
Еще большие возможности имел поворотный кран с
подвижной тележкой: поворот стрелы и движение тележки по ней
позволяли обслуживать любую точку в цилиндрическом
объеме, размеры которого определяются высотой подъема груза и
радиусом перемещения тележки (рис. 4.9, а). Такой
поворотный кран являлся прообразом современного крана (рис. 4.9, б).
При сооружении зданий применяли копер, служивший для
забивки свай и уплотнения грунта под фундамент. Ударный
груз («баба») поднимался канатом, переброшенным через
блок и навивавшимся на вал ворота. При падении груз
наносил удар по торцу сваи. Передвижение груза между
направляющими брусьями обеспечивало точность работы.
Великий английский естествоиспытатель и философ
Роджер Бэкон (ок. 1214-1292) еще в те далекие времена
предсказывал создание таких орудий, при помощи
которых «большие корабли, управляемые только одним
человеком, будут двигаться по морю с большей быстротой, чем
76

а)
Рис. 4.9. Виды подъемных кранов: а — поворотный; б — консольно-по-
воротный
на всех парусах, что можно будет построить экипажи,
которые помчатся с невероятной скоростью без помощи
животных», что будут созданы такие машины, при помощи
которых «человек, сидя спокойно и наблюдая
окружающие предметы, рассекал бы воздух искусственными
крыльями, наподобие птицы», и что человеку подвластно
будет ходить по дну морей и рек, не подвергаясь опасности.
4.10. СРЕДНЕВЕКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
К основным направлениям средневековой
«технологической революции» относятся:
• появление тяжелого колесного плуга для глубокой
вспашки, замена при сельскохозяйственных работах волов
на лошадей;
• создание более совершенной лошадиной упряжки —
жесткого хомута, что позволило на порядок увеличить
тягловое усилие;
• освоение и использование естественных
энергетических ресурсов и пороха.
С расширением посевных площадей за счет вырубки
лесов и повышением производительности
сельскохозяйственного производства изменился характер социальной
организации общества на севере Европы — стало
возможным интенсивное развитие городов.
77

К техническим новациям, оказавшим радикальное
воздействие на всю материальную культуру Средневековья,
относятся:
• создание пороходелательного производства (первый
завод); разработка технологии гранулирования пороха,
что резко повысило его эффективность; стремительное
развитие производства огнестрельного оружия и
повышение точности метания снарядов (камней, пик, стрел),
что в корне изменило способы ведения боевых действий;
технологические новшества в литейном деле;
• изготовление бумаги, в результате чего появилось
книгопечатание;
• разработка и внедрение в хозяйственный и
культурный оборот различных механических устройств
(особенно надо подчеркнуть развитие часового дела).
4.11. ИЗОБРЕТЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСОВ
Люди с давних пор разными способами измеряли
время. Первыми приборами, применяемыми для данной цели,
были часы: солнечные, которые подразделялись на
экваториальные (рис. 4.10, а), горизонтальные (рис. 4.10, б) и
вертикальные (рис. 4.10, в); песочные; огненные (рис. 4.10, г)
и водяные (рис. 4.10, д). В X-XI вв. были изобретены
механические часы.
Одним из создателей безмаятниковых колесных
часов (рис. 4.11, а) является математик Герберт Орийян-
ский, который ввел в Европе арабские цифры и слыл
чернокнижником. Эти часы были очень громоздкими и
устанавливались на башнях или фронтонах больших соборов.
Принцип их действия был следующий: на горизонтальный
вал наматывалась длинная веревка с гирей на конце. Под
действием силы тяжести веревка разматывалась и
вращала вал. Вращение вала передавалось храповому колесу и
стрелкам. Для равномерного движения колеса применяли
специальный регулятор — билянец (стержень с двумя
лопатками, которые сдерживали движение храмового колеса).
На концах стержней укреплялись грузы в виде шаров.
Регулируя вес этих грузов и расстояние их от оси, можно
заставить храповое колесо двигаться с различной скоростью.
В дальнейшем колесные часы были заменены
маятниковыми, а канат с грузом — часовой пружиной. Основой
для этого послужили исследования итальянского ученого
78

VH
Vilt
IK
rfM
X X! XII
« I
VI
V
IV
Й
Рис. 4.10. Первые конструкции часов: а, б, в — солнечных; г — огненных; д — водяных
«о

Галилео Галилея (1564-
1642), который в 1582 г.
установил, что
период колебаний
маятника не зависит от
амплитуды колебаний. Он
высказал также мысль,
что колебания
маятника можно
использовать для
регулирования хода часов. В
бумагах Галилея был
найден чертеж таких
часов, и по нему его
сын построил первые
часы с маятником.
Несколько позже
голландский ученый
Христиан Гюйгенс (1629-
1695) независимо от Галилея разработал конструкцию
маятниковых часов и дал их расчет, а также создал спуск-
регулятор, обеспечивающий равномерный ход часов
(рис. 4.11, б).
Позднее уникальные карманные часы с автоматическим
боем, музыкальным механизмом и миниатюрным театром
действующих кукол были изготовлены в 1767 г.
механиком Иваном Петровичем Кулибиным (1735-1818). По
размеру и форме они были похожи на утиное яйцо, их
украшала золотая оправа с оригинальным орнаментом.
Рис. 4.11. Виды механических часов: а —
колесные безмаятниковые; б — часы с
регулятором Гюйгенса
4.12. ИЗОБРЕТЕНИЕ КОМПАСА,
СОЗДАНИЕ НОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
О существовании магнитного поля Земли и магнитных
свойствах железной руды было известно человеку с
глубокой древности. В Китае свыше 2000 лет назад
использовали магнитный указатель юга «чи-нан» (рис. 4.12, а)
в виде фигурки человека, укрепленной на вертикальной
оси, с кусочком магнитной железной руды в руке,
указывающей на юг. Затем стали применять магнитную
стрелку с направлением на юг, которую называли «чи-нан-тин»,
или указатель в виде ложки (рис. 4.12, б).
80

О замечательных свойствах магнита было известно
издревле в Египте, Индии, Греции. Римский поэт и философ
Тит Лукреций Кар (I в. до н. э.) в своей поэме «О природе
вещей» пишет, что слово «магнит» произошло от
названия местности, где добывали руду (провинция Магнезия в
Малой Азии). Другой римский писатель, Плиций (I в. до н. э.),
приводит легенду о пастухе Магнусе, который однажды
обнаружил, что железный наконечник его палки и сапоги,
подбитые гвоздями, притягивались к камням. Такие
породы железной руды стали называть «камнем Магнуса» или
магнитом.
Первый прототип современного компаса (от голл. kompas —
круг или от итал. compasso — измеряю) был создан в VII в.
магистром гуманитарных наук П. Перегином. Он
соединил компас с морской астролябией, впервые назвав конец
Рис. 4.12. Виды компасов: о — китайский магнитный указатель юга; б —
магнитный указатель в виде ложки; в — магнитный компас; г — принципиальная
схема гиромагнитного компаса
81

намагниченной стрелки, указывающей на север, северным,
а противоположный — южным (рис. 4.12, в). Позднее был
создан гиромагнитный компас (рис. 4.12, г). Заслуга
дальнейшего усовершенствования компаса принадлежит
итальянцу Флавио (XIV в.), который использовал бумажный
круг, разделенный на 32 части. В центре круга
помещалась магнитная стрелка. В таком виде компас сохранился
до наших дней (рис. 4.12, в). Изобретение компаса
позволило значительно расширить масштабы путешествий как
по суше, так и по морю благодаря возросшей технике
морского дела, что в конце XV — начале XVI века привело к
величайшим географическим открытиям.
В конце XVII в. в Западной Европе в качестве привода
стали использовать прядильное колесо с бесконечным
ремнем. Так, ткацкий станок получил отдельный привод, тем
самым энергетическая функция была отделена от
технологической; последняя оставалась ручной.
Привод ворота породил рукоятку, изогнутую дважды
под прямым углом, отсюда недалеко уже было до
изобретения коленчатого вала, который первоначально служил
в качестве удобного привода для ручной мельницы.
Постепенно распространяется применение шарнирных
механизмов.
4.13. РАЗВИТИЕ ВОЕННЫХ МАШИН,
СОЗДАНИЕ ОГНЕСТРЕЛЬНЫХ ОРУДИЙ
Средневековые метательные машины строились по тем
же принципам, что и античные, но менялись их типы,
габариты, объекты метания, скорострельность. В
частности, фрондибола была той же метательной машиной, только
снабженной противовесом: к короткому плечу рычага,
вращавшегося около оси, закрепленной в раме,
подсоединялся противовес, а к длинному плечу подвешивались пращи.
Аркбаллисты явились комбинацией мощного лука с
лебедкой для натягивания тетивы. Более тяжелой машиной
для метания стрел была бриколъ — в ней использовалась
упругость дерева.
В XIV в. благодаря изобретению пороха огнестрельные
орудия («тюфяки», «пускачи» и «пушки») стреляли
каменными ядрами на 200-250 м.
Само открытие пороха — нового источника энергии
дискретного действия — явилось, по-видимому, результатом
82

деятельности искусных умельцев разных стран. Так, в
последней четверти VII в. византийцы впервые применили
«греческий огонь». Почти одновременно в сочинении
китайского алхимика был описан горючий состав из серы,
селитры и древесного угля.
Длительное время дымный, или черный, порох являлся
единственным взрывчатым веществом, причем состав его в
течение 500 лет почти не изменился. Порох — смесь из 75 %
селитры, 15 % порошка древесных опилок, 10 % серы —
сначала использовался в Китае в медицинских целях. При
горении пороха протекает следующая реакция:
2KN03 + ЗС + S = K2S + ЗС02 + N2.
Классический состав пороха (KN03 — 75 %, С — 15 %,
S — 10 %) давал наибольший выход газов: примерно 40 %
пороховой массы.
Изобретение черного пороха положило начало
огнестрельной артиллерии, которая вызвала настоящую
революцию в военном деле.
К началу X в. порох в Китае стали применять в
военных целях — раньше пороховые смеси имели не
метательное, а зажигательное назначение. В Западной Европе над
изобретением пороха работали естествоиспытатель Роджер
Бэкон, монах Бертольди Шварц и некоторые алхимики.
Огнестрельные орудия в Западной Европе
первоначально имели форму ступок (слово «мортира» происходит от
франц. mortier — ступа) или горшков, куда засыпался
порох, а сверху вставлялся снаряд (обычно сплошное ядро).
Заряд поджигался через затравку с задней стороны орудия.
В 1-й половине XVI в. пушки появляются в Нидерландах,
Италии, Франции и Англии, со 2-й половины XVI в. —
в Египте, Сирии, Китае.
Первые орудия были простыми по устройству и
представляли собой железный ствол, который укреплялся на
деревянную колоду (рис. 4.13, а). В дульную часть ствола
засыпали порох и плотно закрывали войлочным пыжом.
Затем закладывалось каменное или чугунное ядро. В
задней, «казенной» части дула было небольшое запальное
отверстие, около которого на полочке насыпался порох. Этот
порох воспламенялся тлеющим фитилем или раскаленным
железным прутом.
Артиллерия появилась раньше ручного огнестрельного
оружия, первые образцы которого представляли собой мел-
83

а)
Рис. 4.13. Изобретение огнестрельных орудий: а — мортира XIV в.;
б — пушка XIV в.
кие бронзовые пушечки — пищали. На Руси «гарматы» —
пушки и «тюфяки» (орудия, стреляющие каменной
дробью), а также пищали появляются в конце XVI в. Ручные
пищали: ручницы, самопалы, недомерки —
предназначались для вооружения пехоты.
Вначале стволы орудий изготавливали из железных
полос, скрепленных обручами. Затем их стали делать
цельноковаными из железа. В XVI в. были изобретены и
широко применялись лафеты для орудий (рис. 4.13, б).
4.14. ИЗОБРЕТЕНИЕ КНИГОПЕЧАТАНИЯ И ОЧКОВ.
РЕМЕСЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Бумага была изобретена на Востоке, однако там ее
делали вручную. Бумагоделательные мельницы появились в
европейских странах в XII-XIII вв.
В XV в. было изобретено книгопечатание. Первый
печатник Иоганн Гутенберг (ок. 1399-1498) между 1436 и
1444 г. построил словопечатню и печатный пресс и в 1455 г.
закончил печатание так называемой 41-строчной Библии.
84

Уже в XV в. в Кракове выходят
книги на церковнославянском
языке. В 1517 г. первую книгу (это
была Библия) изготовил
белорусский первопечатник, причем на
титульном листе «Книги Царств»
изображено строительство
готического собора, с помощью машин с
лебедками. В 1563 г. в Москве
дьякон Иван Федоров вместе с
Петром Мстиславцем начали печатать
первую русскую книгу под
названием «Апостол». Сразу же после
выхода «Апостола» на них
начались гонения, и они вынуждены
были бежать. Иван Федоров про- Рис. 4.14. Печатный станок
должил свое дело в Белоруссии, в XVI в.
Заблудове, а затем переселился
во Львов. Метиславец организовал печатное дело в Вильне.
Книгопечатание способствовало распространению
культуры, науки и светской литературы, передаче
технических знаний и опыта. Как известно, первым печатным
станком был винтовой пресс (рис. 4.14).
Определенным шагом на пути прогрессивного развития
общества стало изобретение очков в Европе,
предвосхитившее появление подзорной трубы, микроскопа и создание
теоретических основ оптики — науки, давшей толчок к
конструированию совершенно новых приборов для
исследований.
В середине XVI в. ремесленники (рис. 4.15) начали
объединяться в цеха, где пока что в основном применялся
узкоспециализированный ручной труд. С ростом и
совершенствованием техники увеличивалось технологическое
разделение труда, а тем самым число профессий и цехов.
Так сформировался ремесленный способ производства
различных технических изделий.
Машины, изобретенные в Средние века, по принципу
действия не отличались от древних; они, как и раньше,
создавались ради экономии человеческого труда и
вовлечения в работу мощных сил природы, превосходящих силу
человека и животных. Как и при Витрувии, так и через
тысячу лет после него машины делали в основном из
дерева, металлические детали были крайне редки.
85

Рис. 4.15. Ремесленники-кузнецы
В середине XV в. на Западе изобретения и технические
усовершенствования внедрялись крайне медленно.
Широкое распространение получили алхимия, астрология,
кабалистика, магия и пр.
Контрольные вопросы
1. Когда возникли первые города в Древней Руси и что это были за
города?
2. Какие древнейшие отрасли промышленности в Киевской Руси вы
знаете?
3. Перечислите конструктивные особенности судовой, военной и
оборонительной техники Киевской Руси.
4. Когда и где были созданы первые водяные мельницы?
5. Какие виды водяных колес вы знаете?
6. В каких отраслях применялись водяные колеса?
7. Где, когда и с какой целью были созданы ветряные мельницы?
86

8. Как совершенствовалась техника прядения и ткачества?
9. Когда и где было освоено производство бумаги?
10. Как совершенствовалась техника земледелия?
11. Как происходило развитие горного дела и металлургии?
12. Как совершенствовалась грузоподъемная и строительная
техники?
13. Когда и где были изобретены механические часы?
14. Когда и где был изобретен компас? Какие виды компасов
известны?
15. Расскажите о создании новых механизмов.
16. Когда и где появился порох? Как сказалось изобретение пороха на
поенном деле?
17. Когда и где были изобретены бумага и книгопечатание, кто был
первопечатником?
18. Когда был изобретен первый оптический прибор?
Г л а в а 5
ВОЗНИКНОВЕНИЕ МАНУФАКТУРНОГО
ПРОИЗВОДСТВА И ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ
МАШИННОЙ ТЕХНИКИ
(с XIV до конца XVIII — начала XIX в.)
5.1. СОЗДАНИЕ МАНУФАКТУР И ИХ ИСТОРИЧЕСКАЯ РОЛЬ
Капиталистические отношения начали зарождаться уже
в XIV-XV вв. в отдельных городах Италии. Но только
в XVI в. капиталистический способ производства стал
распространяться 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, сменяется слож-
87

ной формой кооперации, которой уже присуще
существенное разделение труда по видам работ между работниками,
участвующими в общем деле.
Сложная кооперация, при которой более или менее
значительное число работников исполняет различные
трудовые операции, составляющие части единого процесса
производства, получила название «мануфактура».
Мануфактура как форма организации (способ) производства
преобладала в странах Западной Европы с середины XVI до
конца XVIII столетия.
Мануфактура — это предприятие, в котором
осуществлено разделение труда на отдельные операции при
производстве какого-либо одного продукта. Пооперационное
разделение труда предопределяет узкую специализацию и,
как следствие этого, интенсификацию труда работников, а
это приводит к дополнительному повышению
производительности труда — к большей эффективности
производства.
Историческая роль мануфактуры как способа
производства заключалась в подготовке необходимых условий для
перехода к машинному производству. Мануфактуры
позволили достичь высшей степени разделения труда внутри
производства, способствовали повышению
профессионального уровня работающх; многие операции свелись к
таким простым движениям, что стала возможной замена
мускульного труда машинным. Специализировались и
значительно совершенствовались орудия труда. Основным
двигателем первых рабочих машин становится
гидравлическое колесо, которое применяется повсеместно.
Развитие водяного колеса привело к другим изобретениям.
Начинается поиск нового типа двигателя, использующего
энергию пара.
5.2. ВКЛАД ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ
В РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ
Об уровне развития техники в эпоху Ренессанса, или
Возрождения, начавшуюся в XV в., осталось много
документальных свидетельств благодаря сочинениям техников-
практиков, содержащим описания известных в ту пору
механических машин.
Одним их самых выдающихся изобретателей эпохи
Возрождения был Леонардо да Винчи (1452-1519) — худож-
88

мик, архитектор, инженер, механик-практик и
экспериментатор.
Леонардо да Винчи обладал обширными техническими
познаниями и знал практически всё о видах зубчатых
закреплений, о кулачковых, гидравлических и винтовых
механизмах, о передачах с гибкими звеньями. Он изобрел:
несколько типов экскаваторов (рис. 5.1, а) с организацией
земляных работ одновременно на нескольких горизонтах;
различные типы гидравлических машин, в том числе
тангенциальную турбину; прядильный и волочильный
станки, станок для насечки напильников (рис. 5.1, б);
приспособление для нарезки винтов, прокатный стан, станок для
свивки канатов. Порой его изобретения настолько
опережали свое время, что остались недоступными для техники
той эпохи. Сюда можно отнести центробежный насос,
гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие.
О том, как Леонардо оценивал свои возможности,
явствует из документа 1481 г. на имя правителя Милана
Людовико Сфорца: «Поскольку, сиятельнейший господин,
я видал и продумал опыт всех тех, кои выдают себя за
знатоков в искусстве изобретения военных машин, и
нашел, что их инструменты не отличаются ни в чем
существенном от тех, которые общеизвестны, я решаюсь
сообщить Вашей светлости о некоторых секретах, коими
обладаю я, в следующем кратком перечислении:
1. Я владею способом постройки очень легких мостов,
которые можно легко переносить и с помощью которых
можно привести врага в бегство и преследовать его. Знаю
также и иные более прочные, которые смогут
противостоять огню и мечу и которые можно легко поднимать и
опускать. Я знаю способы сжигать и разрушать вражеские
мосты.
2. В случае осады я знаю, как осушать рвы, строить
складные лестницы и другие подобные машины.
3. Далее, в случае высокого местоположения или
мощности вражеской позиции, когда невозможно ее обстрелять,
я знаю способы уничтожить ее путем минирования, если
только фундамент крепости не скалистый.
4. Я умею также строить нетяжелые пушки, легкие в
перевозке, которые могут бросать горючие материалы, дым коих
вызовет ужас, разрушение и растерянность среди врага.
5. Далее, при помощи узких и извилистых подземных
ходов, сооружаемых без всякого шума, я могу создать
проход в самые недоступные места, причем даже под реками.
89

Рис. 5.1. Схемы машин, разработанных Леонардо да Винчи:
а — эскаватора; б — машины для насечки напильников
6. Далее, я умею строить безопасные крытые повозки
для подвоза пушек к расположению врага,
сопротивляться коим не смогут даже силы и под защитой которых
пехота сможет безопасно подойти к месту боя.
90

7. Я могу строить орудия, мортиры и огнеметные
машины и иные одновременно прекрасной и полезной формы,
которые отличаются от всех, применяемых в настоящее
нремя.
8. Или же, если применение пушек окажется
невозможным, я смогу заменить их катапультами или иными
прекрасными бросающими машинами, доселе неизвестными.
Короче говоря, я смогу создать бесконечное число орудий
для нападения.
9. А если сражение должно разыграться на море, я знаю
многие чрезвычайно мощные машины как для нападения,
так и для защиты и такие корабли, которые будут
безопасны как от пушечной стрельбы, так и от огня.
10. Полагаю, что в мирное время я смогу соревноваться
с каждым по части архитектуры, а также по части
сооружения общественных и частных монументов и в
постройке каналов.
Я смогу выполнять статуи из мрамора, бронзы и из
глины; что касается живописи, то в ней я смогу соперничать
с любым. В частности, я смогу изваять из бронзы конную
статую Вашей вечной памяти отца. Если из
вышеупомянутых вещей покажется что-либо вам невыполнимым, то я
готов выполнить сие».
Леонардо-практик, и его теоретические рассуждения
играют лишь побочную роль. В области механики он
проанализировал движение тел по наклонной плоскости,
установил закон рычага, сформулировал понятие момента
сил, исследовал процессы трения и падения тяжелых тел,
открыл законы гидростатики.
Леонардо изобрел:
1) землечерпалку с непрерывным движением;
2) станки: прядильный, ткацкий, строгальный, токарный;
3) буровой инструмент;
4) приспособление для литья;
5) передвижную броневую машину (прототип танка);
6) снаряды разрывного действия;
7) водолазные приспособления;
8) химическое оружие.
Леонардо первым исследовал полет птиц и приблизился
к созданию летательного аппарата тяжелее воздуха,
разработал много различных схем машин и предвосхитил идею
создания машины из механизмов. Он теоретически
обосновал невозможность существования вечного двигателя за 300
лет до того, как это было доказано экспериментально.
91

5.3. НОВЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗЫ
Основное назначение машин вплоть до конца XVIII в.
сводилось к замене тяжелого физического труда. Но к
промышленной революции привело создание технологических
машин, способных заменить действия руки человека.
В XV в. была изобретена рогулька для ручной прялки.
В XVII в. получили распространение самопрялки с
ножным приводом. Совершенствуется токарный станок. В XVI в.
Жак Бессон в своем сочинении «Театр инструментов»
впервые описал токарный станок для нарезки винтов с суппортом.
Агостино Рамелли, один из преемников Леонардо да
Винчи, в книге «Различные и искусные машины» описал
изобретенные им машины — мельницы, водоподъемники и
грузоподъемники, насосы, конструкции которых
чрезвычайно сложны. Поражает богатство механизмов: кривошип-
но-шатунные и кулачковые устройства, различные типы
червячной передачи, зубчатые зацепления.
Распространение получили: коленчатый вал, берущий
свое начало от привода ворота (оси с коленом) (рис. 5.2, а);
цевочные зубчатые передачи с зубьями произвольной
формы, вставленными в обод колеса (рис. 5.2, б); червячные и
рычажные механизмы (рис. 5.3, а) в приводах насосов;
блок, винтовой механизм и рычаг (рис. 5.3, б) в
подъемных кранах.
Подробно описал машины, применявшиеся в горном деле
в XVI в. и ранее, немецкий врач, минералог и металлург
Георг Бауэр (1494-1555), известный под
латинизированным именем Георг Агрикола. Как следует из его
сочинения, в горных машинах рамы, зубчатые колеса,
подшипники изготавливали из железа, и уже тогда было
известно, что от одного водяного колеса можно привести в
действие шесть насосов, несколько толчеи. Идея привода
нескольких механизмов от одного источника движения была
тогда передовой.
Современником Агриколы был выдающийся
итальянский врач, механик и математик Джероламо Кардано, имя
которого сохранилось в названии карданного вала —
устройства, состоящего из двух или нескольких валов,
вращение которых происходит под переменным углом
благодаря их подвижному соединению. Кардано — один из
основоположников учения о кинематике механизмов,
разработчик теории и практики зубчатых зацеплений.
92

Рис. 5.2. Механизмы, применяемые в машинах: а
со
коленчатый вал; б — зубчатая передача

Рис. 5.3. Механизмы: а — червячные и рычажные, применяемые в приводах насосов; б — блок,
винтовой механизм и рычаг, используемый в подъемных кранах

5.4. СОЗДАНИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
, ИГУМЕНОМ ФИЛИППОМ В СОЛОВЕЦКОМ МОНАСТЫРЕ
Одну из установок, прообраз машины автоматического
действия, создал в середине XVI в. в Соловецком
монастыре игумен Филипп (Федор Степанович Колычев), который
был впоследствии митрополитом Московским и по
приказу Ивана Грозного задушен Малютой Скуратовым.
Сохранилось описание этой установки. В нее входили
мельницы, которые мололи зерно, присеивали помол и были
еще и крупорушками. Установка к тому же имела
устройство для приготовления кваса. Раньше этим занимались
«вся братия и слуги многие из швальни», благодаря же
устройству с работой справлялись один инок и пятеро
служителей. Обратим внимание, как работало квасоделатель-
ное устройство. В нем квас «сам сольется из всех чанов, да
вверх подаймут ино трубою пойдет в монастырь, да в
погреб сам сольется, да и по бочкам раздетеся сам во всем».
В монастыре были организованы соляной промысел и
железоделательное производство. Изобретатель поставил
несколько солеварен, соорудил сложную водную систему.
Позднее, в последней четверти XVI в., была построена
лондонская насосная установка, которая служила для
снабжения города питьевой водой. В XVII в. голландским
инженером Раннекеном была построена насосная установка
во французском городе Марли. Она поднимала воду из Сены,
затем по акведуку вода поступала в водоем, откуда шла
к фонтанам. Установка состояла из 14 колес, которые
приводили в действие 250 поршневых насосов.
5.5. ИЗОБРЕТЕНИЕ НА АЛТАЕ К. Д. ФРОЛОВЫМ
ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
В 80-х годах XVIII в. Козьма Дмитриевич Фролов
построил Змеиногорскую гидравлическую систему на Алтае.
Это было самое крупное гидротехническое сооружение того
времени (рис. 5.4).
Плотина высотой 17,5 м, шириной поверху 14,5 м, в
основании шириной 92 м и длиной 128 м создавала
необходимый напор воды. По специальной штольне
протяженностью 443 м и каналу длиной 96 м вода поступала на
первое гидравлическое колесо диаметром 4,3 м,
приводившее в движение пилу для распиловки древесины. Затем
95

Рис.
5.4.;Cjil
плотина;
6
1
лесопилка
земный кйнал;
земный канал;
насосы ек^атер
водяное колесе
i гидротехнических сооружений К. Д. Фролова
на Алтае в конце XVIII в.:
— штольня; 3 — канал; 4 — водяное колесо; 5 —
отвод воды к Преображенскому руднику; 7 — под-
— водяное колесо; 9 — рудоподъемник; 10 — под-
! — водяное колесо; 12 — передача к насосам; 13 —
и!|[инского рудника; 14 — подземный канал; 15 —
16 — подземный канал; 17 — насосы Вознесенского
рудника; 18 — рудоподъемник
вода разделялась на два потока: один шел к
Преображенскому руднику, а другой по подземной выработке длиной
128 м подаваЛсй к рудоподъемному колесу
Екатерининского руднике
Это колесо обеспечивало подъем руды с горизонтов 45,
77 и 102 м. В| Течение одного часа с глубины 102 м
поднимались 12 бадей весом 30 пудов каждая. Подъемная
машина обслуживалась 12 рабочими.
От колеса вода по выработке длиной 64 м направлялась
к двигателю водоотливной установки. Диаметр колеса до-
Передача движения насосам осуществлялась
щт^ацги, помещенной в специальной выработ-
49 |м. Вода насосами откачивалась с глубины
установки колеса Фролову пришлось под зем-
Сйециальную камеру.
стигал 17 м.
с помощью
ке длиной
213 м. Для
лей создавать»
96

Далее вода шла по выработке к гидравлическому
колесу Вознесенского рудника, которое приводило в движение
как рудоподъемную, так и водоотливную установки.
Диаметр колеса Вознесенского рудника превышал 15,6 м. Для
подъема руды Фролов построил четковый рудоподъемник
(именуемый в документах «патерностер»), обеспечивающий
подъем руды с глубины 60 м.
Для осуществления своего замысла Фролов вынужден
Пыл соорудить большое число горных выработок в очень
крепких породах.
5.6. ПРЯДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Одними из важнейших событий, положивших начало
первой промышленной революции, были существенное
усовершенствование ткацкого станка Джоном Кеем, а позднее
механической прялки Джеймсом Харгривсом. Дж. Кей,
ткач и механик, в 1733 г. изобрел летучий челнок, или
«челнок-самолет». Изобретение Кея позволило изготовлять
широкую ткань. При этом производительность труда
ткача возросла более чем в два раза, так как станок
обслуживал один, а не два человека, как раньше, и челнок
двигался быстрее.
В 1735 г. Джон Уайт изобрел первую, по сути дела,
прядильную машину с «ослиным приводом», т. е.
источником энергии служил осел. На текстильном производстве
тогда господствовал ручной труд.
Созданная ткачом и плотником Джеймсом Харгривсом
в 1764-1768 гг. механическая прядильная машина
«Дженни» (рис. 5.5, а), названная так в честь дочери
изобретателя, обеспечивала одновременно вытягивание и
скручивание нити. Производительность труда прядильщика возросла
в 18-20 раз. Затем Сэмюэл Кромптон изобрел
«мюль-машину» (рис. 5.5, б). Все эти машины позволили
значительно увеличить объем производства пряжи. В 1768 г.
деревенский священник Эдмунд Картрайт создал
механический ткацкий станок.
В России в 1767 г. было семь хлопчатобумажных
мануфактур, а через 20 лет их число увеличилось почти в 35
раз. Более медленными темпами развивалась полотняная,
шелковая и суконная промышленность. В 1769 г. хозяин
прядильной мануфактуры в Сергейске Калужской губер-
97

Рис. 5.5. Механическая прялка «Дженни» (а) и прядильная
«мюль-машина» С. Кромптона (б)
нии Родион Глиаков создал тридцативеретенную машину
для прядения льна с приводом от водяного колеса и
мотальную машину, заменяющую десять человек.
В 1771 г. предприниматель Ричард Аркрайт основал
предприятие, в котором прядильные машины, подобные
«Дженни», и ткацкие станки приводились в движение при
помощи водяного колеса. Это была уже не мануфактура,
а первая в истории фабрика — промышленное
предприятие, где работало около 300 человек, а основные операции
выполнялись с помощью системы машин.
5.7. СОЗДАНИЕ В ТУЛЕ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ
А. К. НАРТОВЫМ И Я. Т. БАТИЩЕВЫМ
Андрей Константинович Нартов (1693—1756) — один
из замечательных русских механиков и изобретателей,
посвятивший свою жизнь развитию машиностроительной
техники. Одним из направлений деятельности Нартова было
создание машин для производства артиллерийских орудий.
После смерти Петра I им был выполнен образец пушки,
названный единорогом. Нартов разработал схемы
устройств для заделки раковин в пушечных стволах, с
годами утерянные. Но способ заделки раковин, видимо,
состоял в том, что на месте раковины рассверливалось
отверстие, потом в нем нарезалась резьба, изготавливалась
соответствующая пробка с резьбой и завинчивалась в
резьбовое отверстие с последующей механической обработкой
ствола.
98

Нартов построил более 20 машин для нужд
артиллерии: машину для подъема с козел и переноса для
обжига пушечных литейных форм; машину для опускания
в литейную яму пушечных форм и для последующего
подъема их после отливки; машину для отрезания прибылей
у отливок; машину для обтачивания цапф пушек, мортир
и гаубиц; оригинальный запал для пушек и мортир;
механический прибор для проверки размерной точности
артиллерийских орудий; машину для изготовления
плоских медных и железных винтов для артиллерийских
орудий; машину для подъема пушек и мортир на весы и
к станку; скорострельную батарею из сорока четырех
трехфунтовых мортирок, помещенных на особом
горизонтальном круге, установленном на лафете (рис. 5.6). Мортирки
объединялись в группы: одни из них подготавливались
к выстрелу и стреляли, а другие в это время заряжались,
занимая затем при помощи вращения круга место
выстреливших.
После смерти А. К. Нартова его работу продолжил сын,
А. А. Нартов, владеющий секретами отца.
В XVIII в. такой отрасли, как машиностроение, еще не
было, и поэтому каждая мануфактура своими силами и в
Рис. 5.6. Круглая 44-мортирная батарея
Нартова, прабабушка «Катюши»

соответствии со своими возможностями изготовляла для
себя машины, а таких машин требовалось много. Так, для
Тульского оружейного завода создателем всех вододейству-
ющих машин, в том ^исле и металлорежущих станков,
явился механик М. В. Сидоров (ум. в 1714 г.). После его
смерти механиком завода; стал Я. Т. Батищев (ум. после
1735 г.). Он изобрел и построил ряд машин, в том числе
для обработки поверхности мушкетных стволов, для
расковки полос железа, используемых при изготовлении ство-
шечных стволов. Вот что писал о
шоде и деятельности Батищева
академик И. X. Гамель: «В нижнем этаже [молоткового
амбара] поставил он [Батикцев] два станка для сверления 24
стволов на каждом. В (верхнем было 12 пильных станков,
а на каждом обдиралось по 12 стволов вкруг пилами, в
тридцать фунтов каждая; потом восемью личными
пилами чистились поверхности стволов и четырьмя
отделывались грани у казенного конца; внутренности чистились
четырьмя смычальным & (цуставильными) пилами». На том
же Тульском заводе были налажено производство взаимо-
лов, для сверления щ
Тульском оружейном з
заменяемых деталей.
5.8. ткацкие станб:и
и оружейная техщйса
Во Франции в XVIII
матов для производства
в.
ВО ФРАНЦИИ И МАШИННАЯ
РОССИИ В КОНЦЕ XVIII в.
среди создателей станков и авто-
фелковых тканей особую
известность обрел Жак де Ва&анрон. Многие из его автоматов
моделировали движение Человека и животных. В 1801 г.
появился станок с автоматическим приспособлением, которое
давало возможность изготавливать ткань из ниток разного
цвета. Автором щроекта этого станка, в механизм которого
ш0 программное управление, стал
Жозеф Минкар. В кач^ст*ве источника энергии
по-прежнему использовались водяное колесо или сила животных.
В 1-й половине XVHJI в, центрами развития русской
машинной и оружейной Техники являлись Тула и Урал.
Заводы по производству | чугуна и стали, а также выпуску
железных изделий для | своего времени были неплохо
оснащены машинной техникой. В 1760 г. мастер Тульского
оружейного завода И. Ботин изготовил токарно-винторез-
ный станок. Одновременно такой же станок был создан
для Сестрорецкого оружейного завода. С 1761 г. на Туль-
100 I

ском заводе производство ружей выполнялось на основе
взаимозаменяемости частей. С 1750 г. на заводе работало
28 станков для сверления стволов.
В 1792-1794 гг. на заводе в Туле были изготовлены
большие вододействующие машины для сверления оружейных
стволов по проекту оружейных дел мастера Василия Пастухова.
В XVIII в. высшее техническое образование в России
находилось еще в стадии зарождения. Немногочисленные
технические школы готовили специалистов для
государственной службы: военных инженеров, путейцев и горных
инженеров. Однако ведущая роль в становлении
промышленности отводилась опытным специалистам-практикам.
Кстати сказать, понятие «инженер» появилось около XII в.
и обозначало в ту пору строителя военных машин и
фортификаций (т. е. специалиста, которого в эпоху эллинизма
называли «механиком»), так как все технические средства
по части ведения военных операций назывались ingenia.
5.9. ВКЛАД Е. Г. КУЗНЕЦОВА
В СОЗДАНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
Многие механики, внесшие вклад в развитие
горнозаводской промышленности, были крепостными. Таким был, в
частности, Е. Г. Кузнецов-Жепинский (1735-1804),
родившийся на Урале в семье кузнеца Выйского завода,
принадлежащего Демидовым. Кузнецкому и слесарному делу он
учился у отца на Нижнетагильском заводе. В 1764 г.
Кузнецов разработал рудоподъемную машину оригинальной
конструкции, усовершенствовал дутье на доменных печах,
построил пильную мельницу, создал токарный станок, а в
1767 г. изобрел способ прокатки сортового железа, и в 1775-м
прокатный стан был запущен в работу. Он работал над
изобретением прокатного стана непрерывного действия,
листопрокатного стана, ножниц для резки. В 1775 г. он соорудил
астрономические часы. Последним из известных
изобретений Кузнецова были механические дрожки, хранящиеся в
Эрмитаже, которые умельцу-мастеру было позволено
подарить императрице, за что он вместе с семьей был
освобожден от крепостной зависимости.
Часы Е. Г. Кузнецова не уступали лучшим образцам
французских и швейцарских механиков. Кроме циферблата со
стрелками, фиксирующими часы и минуты, были
предусмотрены прорези для «показания движения солнца, луны,
101

а также каждого Дня святых». Слева размещалась
работающая модель «молотовой фабрики», состоящая из горна с
мехами, молота и молотового мастера, приводимых в
движение системой кулачков. С правой стороны часов
помещалось устройство
для включения той или иной
музыкальной мелодии. Механизмы для указания «восхождения и
захождения солнца», «рождения и ущемления луны», а также
«курантныи бой» Приводились в движение автоматически.
5.10. ИЗОБРЕТЕНИЯ И. П. КУЛИБИНА И Л. Ф. СОБАКИНА
Существенный Вклад в развитие отечественной техники
внес механик-изобретатель И. П. Кулибин (1735-1818).
Нижегородский «посадский» И. П. Кулибин приобрел
известность после зоздания часов «величиною между
гусиным и утиным яйцом» (рис. 5.7, а), состоящих из 427
миниатюрных деталей тончайшей работы, имевших часовой и
курантныи механизмы и воспроизводивших духовный стих
и гимн, сочиненные в честь императрицы Екатерины II
самим И. П. Кулибиным. После поднесения часов в подарок
императрица назначила И. П. Кулибина руководителем
механических мастерских Академии наук в Петербурге.
Под руководствам И. П. Кулибина работали мастерские
инструментальная* токарная и слесарная, а также баро-
метральная палата, где были созданы: «инструменты
гидродинамические»,!
ханических опытй
«инструменты, служащие к деланию ме-
з», инструменты оптические и
акустические, готовальни, астролябии, телескопы, подзорные
трубы, микроскопы, «электрические банки», солнечные и
иные часы, ватерпасы, точные весы и др.
И. П. Кулибин разработал проекты одноарочных
мостов, сначала деревянных, затем чугунных. Длина арки
деревянного моста через Неву (рис. 5.7, б) составила 298 м,
а ширина проезжей части — 8 м. Он строил модели дере-
нспытывал их под нагрузкой методом
ъемности с модели на натуру.
И. П. Кулибин разработал проект оптического
телеграфа и оригинальны^ код для передачи информации.
Предложенный Цш способ движения судов вверх по
течению за счет самого течения реки позволял заменить
бурлацкий труд машинами. Принцип действия судна-«водохода»
И. П. Кулибина сводился к следующему: вверх по течению
реки заводился якорь, второй конец якорного каната
102
вянных мостов и
пересчета грузопод

Рис. 5.7. Изобретения И. П. Кулибина: а — часы
яичной формы; б — проект деревянного моста через
Неву; в — фонарь с зеркальным отражением
в)
б)

закрепляли на специальных барабанах, приводимых в
движение через передачи qT бортовых вододействующих колес,
движущихся под напорам течения реки. Якорный канат
навивался на барабаны и судно подтягивалось к якорю. Затем
процесс повторялся, что и обеспечивало движение судна.
И. П. Кулибин разработал фонарь (рис. 5.7, в),
создающий при помощи особоц системы зеркал, несмотря на очень
слабый источник свет^ (свеча), очень сильный световой
эффект. Это был, видимо, один из первых
предшественников современного прожектора.
И. П. Кулибиным фыла создана самодвижущаяся
коляска (самокатка), он] проводил опытную варку
различных сортов оптического стекла, разработал механические
устройства, позволяющее получать листы зеркального
стекла очень больших раз^ров, изобрел бездымный
(оптический) фейерверк и пр.
Почти одновременно с И. П. Кулибиным на Екатери-
нинбургских заводах работал Л. Ф. Собакин (1740-1813),
который построил астрюномические часы, сконструировал
собственную паровую машину с учетом опыта своих
предшественников. По возвращении в Россию после учебы в
Англии в 1786 г. он подготовил к печати лекции «о
механике, гидравлике и гидростатике, о кранах, тележках на
колесах, о мельницах и других машинах, сочиненные
господином Фергусоном» и собственную лекцию об огненных
машинах.
В рассматриваемый лериод были заложены основы
геометрических измерений.
5.11. ВЫБОР И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕР
ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерение заключаемся в сравнении одной величины с
другой однородной величиной, принятой за единицу
измерения. Средство измерения, предназначенное для
воспроизведения физической величины заданного размера,
является мерой.
История развития измерений связана с выбором и
совершенствованием мер1 В качестве таких мер
первоначально использовались отдельные части тела (рука, нога,
ступня и т. д.), что было и доступно и соответствовало уровню
развития производства б древности. «Человек — мера всех
шик Демокрита Пифагор.
вещей», — отмечал уче
104

В Египте, Древнем Риме, Вавилоне мерой длины при
строительстве и торговле служили: палец (1 палец = 1,87 мм),
ладонь (1 ладонь = 4 пальца), рука (1 рука = 5 пальцев),
локоть (1 локоть = 28 пальцев, или около 525 мм), стадий
(1 стадий = у римлян — 185 м, у вавилонцев — 194 м, у
греков и египтян — 190 м).
В Египте в храме был установлен «черный гранит» в
качестве эталона длины в один локоть, на котором
было начертано: «на вечные времена». Этот эталон
охраняли жрецы и делали с него рабочие меры из дерева. В Риме
эталоны длины хранили в городских управлениях, по ним
изготовлялись измерительные линейки. Применение
эталонов позволяло осуществлять строительство
различных объектов с большей точностью. Например, пирамида
Хеопса высотой 146,5 м имеет в основании квадрат со
стороной 233 м. Ошибка в размерах сторон составляет
11,5 см (0,05 %). Строительство пирамиды длилось в
течение 20 лет. Были уложены сотни тысяч глыб массой по
2,5-3 т. Камни тщательно притирались друг к другу во
избежание образования щелей. Размеры их строго
контролировались. По приказу фараона рабочие линейки в
каждое полнолуние сверялись с оригиналом. Только
жесткий контроль обеспечивал высокую точность и качество
работ.
Такая мера длины, как стадий, равнялась отрезку пути,
который проходил человек по прямой линии навстречу
восходящему солнцу от возникновения первого луча до
появления полного диска солнца на горизонте, т. е.
примерно за 2 мин пути. Часто большие расстояния
измерялись отрезком пути, который человек проходил за час,
день недели. Так, в одной старинной грамоте читаем:
«Печенеги отстояли от хазар на пять дней пути, от алан на
шесть дней, от руси на один день». Часто говорили: «во
все стороны на бычий рев», «не подпускать на пушечный
выстрел», «на выстрел стрелы» и т. д.
В странах Западной Европы в качестве мер длины
применялись:
1) дюйм (от голл. duim — большой палец) (рис. 5.8, б),
измеряемый по длине сустава большого пальца или длине
трех ячменных зерен, вынутых из средней части колоса и
поставленных одно к другому своими концами;
2) фут (от англ. foot — ступня) (рис. 5.8, в) —
полученный при усреднении размер ступней ног выходящих один
105

Рис. 5.8. Старинные меры длины
за другим из церкви шестнадцати прихожан,
поставленных башмаками друг за другом;
3) ярд — мера длины, равная расстоянию от носа до
конца среднего пальца вытянутой руки или длина
королевского меча, введенная королем Генрихом I в 1101 г.
(рис. 5.8, г).
4) миля — тысяча двойных шагов.
Соотношение тогдашних мер с современными
метрическими единицами следующее:
1 mi (миля) = 1609,39 м;
1 yd (ярд) = 3 фута = 36 дюймов = 0,9144 м;
1 ft (фут) = 0,3048 м;
1 in (дюйм) = 0,0254 м = 25,4 мм;
Неметрическими русскими единицами являются:
1 верста (500 саженей) = 1066,8 м;
1 сажень (3 аршина) = 7 футов = 100 соток = 2,1336 м;
1 вершок = 0,04445 м;
1 сотка = 0,021336 м;
1 линия (10 точек) = 2,54 мм;
1 точка = 0,254 мм.
Кроме мерной были маховая (рис. 5.8, д) и косая (рис. 5.8, ё)
сажени. Также для измерений применяли пядь (рис. 5.8, ж).
106

5.12. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ МЕР
Большое разнообразие мер препятствовало
товарообмену между странами, поэтому в период зарождения
капитализма начинаются поиски разумной системы мер,
которая была бы общей для многих народов. При этом меры
должны быть постоянными и иметь эталон, если они
заимствованы из природы. Мер должно быть немного. В
качестве основных необходимо выбрать также те, которые
связывают разнообразные величины в одну систему
единиц измерений.
Первые системы мер были созданы в Вавилоне около
1000 лет назад. В качестве основной была принята
единица длины. Остальные единицы получались на основе
определенных соотношений, например: единица площади — это
квадрат со стороной, равной единице длины; единица объема —
куб с ребром, равным единице длины; единица массы —
масса воды, заполняющая куб, равный единице объема, и т. д.
Таким образом, единицы измерения различных величин
оказывались связанными между собой.
Впервые метрическая система мер зародилась в конце
XVIII в. в период Великой французской революции. В 1789 г.
крупные торговые центры Франции обратились к
правительству с просьбой установить единые меры по всей
стране. Это было связано с тем, что крупные землевладельцы
устанавливали в своих владениях собственные меры, что
создавало большие неудобства при товарообмене.
Национальное собрание приняло решение разработать систему
мер «на все времена для всех народов». К этой работе были
подключены крупнейшие ученые Франции: Борда, Кондо-
рес, Ланграж, Лаплас, Гаспар Монж. Комиссия
разработала проект метрической системы, в которой за основную
единицу меры длины приняли считать одну
десятимиллионную часть половины земного меридиана (рис. 5.9, а) —
одну четверть меридианной окружности. Для этого
требовалось вначале определить отрезок меридиана между
двумя пунктами, географическая широта которых известна.
Для измерения отрезка меридиана (S) решено было
использовать метод триангуляции (от лат. trianqulum —
треугольник), разработанный голландским астрономом и
математиком С. Свендлиусом (1500-1626). Этот метод как
наиболее точный применяется для измерения расстояния
на местности при геодезических работах. Комиссией был
выбран меридиан, проходящий через Париж (около 2° во-
107

сточной долготы), в промежутке между городами Дюнкерк
(приморский город Северной Франции) и Барселона
(испанский город) на берегу Средиземного моря (рис. 5.9, б).
Эти города лежат на парижском меридиане, находятся на
уровне моря, и расстояние между ними составляет около
1100 км. Измерение было поручено астрономам Ж. Дела-
мору, который начал измерение от Дюнкерка, и П. Меже-
ну, измерившему расстояние со стороны Барселоны. За
базу (базис) триангуляции было выбрано расстояние от Лье-
сена до Мелена (около 13 км), которое было точно
измерено в старых единицах — туазах (1 туаз = 1,95 м). Работа,
особенно в Испании, проходила в сложных условиях
войны и закончилась через шесть лет. Оказалось, что длина
четверти меридианной окружности равна 5 130 740 туаз,
а для метра получено выражение 1 м = 0,51074 туаз.
На основе результатов измерений французский механик
Ленуар изготовил эталон метра в виде платиновой
линейки толщиной 3,5 мм и шириной 25 мм. Этот метр был
Рис. 5.9. Создание эталона метра: а — длина четверти земного
меридиана; б — измерение длины наружного меридиана триангуляционным
методом; в — эталон метра; г — схема интерферометра
108

сдан на хранение в архив Французской республики и
вошел в историю под названием «архивный 1У|:етр».
10 декабря 1799 г. во Франции была введена
метрическая система мер и весов, которая, однако, не получила
тогда распространения, так как во Франций была
восстановлена монархия, пугавшаяся всего нового.
В 1867 г. в Париже в ходе работы Международной
выставки был образован Комитет весов, мер и монет. Председателем
:>того Комитета стал русский академик Б. С. Якоби (1801-
1874).
В 1875 г. в Париже состоялась конференция, на
которой представители 17 государств создали Международное
бюро мер и весов и подписали конвенцию (Договор) о
признании метрической системы международной. В 1876 г.
по предложению Российской Академии наук была создана
Международная комиссия, которой поручили изготовить
прототипы мер массы, длины и объема. Решено было
изготовить новый эталон метра из сплавов платины (90 %)
и иридия (10 %) специальной формы, способный
обеспечить наибольшее сопротивление изгибу. Для повышения
точности измерения был применен штриховой масштаб,
позволяющий измерять длину с точностью 0,01 мм. За 10 лет
было изготовлено 34 эталона, из них эталон номер 6 был
утвержден в качестве Международного прототипа метра.
Россия получила эталоны метра номер 11 и 28 и эталон
килограмма за номером 12. Государственным эталоном в
России является прототип метра номер 28, про который в
сертификате написано (рис. 5.9, в), что этот прототип из
платино-иридиевого сплава, содержащего 10 % иридия,
изготовлен компанией «Джонсон и Маттен» (Лондон), в виде
стержня длиной 120 см, имеющего поперечные сечения в
форме X. Стержень был выровнен и отделан вручную,
затем отполирован до зеркального блеска и обрезан до длины
в 102 см братьями Бруннер в Париже. Штрихи были
нанесены инженером при Французской секции Метрической
комиссии Треска. Поперечное сечение стержня имеет форму
X, вписанного в квадрат, сторона которого равна 200 мм.
После создания интерферометра (рис. 5.9, г) Майкель-
соном было установлено, что можно сопоставить метр
с длиной волны светового излучения, т. е. определить
число длин волн света, которые укладываются на 1 метр.
Впоследствии Генеральная конференция по мерам и
весам постановила «естественным свидетелем прототипа
метра считать отношение метра к длинам световых волн».
109

В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам
приняла решение о введении нового «светового метра». Метр
равен 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения,
соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 2d5 атома
криптона-86. В октябре 1983 г. в целях повышения
точности принято определение метра через частоту
стабилизирующего лазера, используемого в качестве источника
электромагнитных волн: «Метр равен расстоянию, проходимому в
вакууме плоской электромагнитной волной за 1 299 792 458
долей секунды». Относительная погрешность нового эталона
единицы длины имеет порядок 10~10...10~11.
По мере совершенствования эталонов длины шло
развитие измерительных приборов — средств измерения. По
установившейся терминологии простейшие приборы,
например штангенприборы, микрометры, называют также
измерительными инструментами. В качестве
инструментов для линейных измерений применяют различные
масштабные линейки, метры складные, рулетки, стальные
ленты, циркули, нутромеры, штангенинструменты,
микрометры, калибры, щуры и др.
Складной и матерчатый метр был введен при
Александре III (1845-1894). Первые штангенциркули появились в
XVIII в. в Лондоне. Промышленное производство
штангенциркулей началось в 1850 г. Первый микрометр
изготовил в 1773 г. английский изобретатель Дж. Уатт.
Нониусы (верньеры) были изобретены в 1631 г. директором
монетного двора во Франции Вернье (1580-1637), но их
название связывают с именем португальца П. Нуниуса (лат.
Nonius), который в 1542 г. предложил прибор для отчета
долей делений. Нониус — специальное устройство,
позволяющее повысить точность отсчета измеренного размера.
В России наряду с совершенствованием мер развивалась
и метрологическая служба для обеспечения единства
измерений, т. е. единообразия средств и методов измерений.
В XII в. Новгородский князь Всеволод в грамоте 1135 г.
повелевал «казнить близко к смерти» за обвешивание и
обмеривания, а имущество изымать и делить. Иван
Грозный (1530-1584) разрешил пользоваться только
«государевыми» мерами.
Царь Федор Алексеевич (1611-1682) впервые ввел
регулярную проверку правильности существующих мер,
проведя их клеймение «орленой печатью». Петр I (1672-1725)
в 1700 г. издал Указ о проверке торговых мер и весов
дважды в год, «дабы упредить в том воровские умыслы».
110

В 1736 г. русское правительство образовало Комиссию по
созданию образцовых мер. В 1842 г. в России появилось
первое метрологическое учреждение — «Депо образцовых
мер и весов», которое в видоизмененном виде сохранилось
до наших дней.
В настоящее время вопросами создания и хранения
государственных эталонов, разработкой методов и средств
измерений занимается Государственный
научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева (Санкт-
Петербург). Решение практических задач метрологической
службы возложено на региональные центры и
лаборатории государственного надзора за мерами и измерительной
техникой.
Контрольные вопросы
1. Какова историческая роль создания мануфактур?
2. Каков вклад Леонардо да Винчи в развитие техники, какие
машины и механизмы были им изобретены?
3. Каковы основные достижения Агриколы и Кардано?
4. Какая система была создана игуменом Филиппом в Соловецком
монастыре?
5. Какая система была создана К. Д. Фроловым на Алтае?
6. Когда и кем были созданы прядильные машины?
7. Какую роль сыграли А. К. Нартов и Я. Т. Батищев в создании
военной техники?
8. Когда и где были созданы ткацкие станки?
9. Как развивалась русская машинная и оружейная техника? Каков
вклад Е. Г. Кузнецова в создание отечественной техники?
10. Перечислите изобретения И. П. Кулибина.
11. Что вы знаете об истории развития измерений?
12. Какие меры длины вам известны и как они менялись?
13. Расскажите об истории создания первых систем мер?
14. Как создавалась метрическая система мер?
Г л а в а 6
МАШИНЫ НА БАЗЕ ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
(с конца XVIII — начала XIX в. по 70-е гг. XIX в.)
6.1. ЭТАПЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ РЕВОЛЮЦИИ XIX в.
«Промышленная революция» — достаточно широкое
понятие, связанное с серией радикальных изобретений и
инноваций, прежде всего в энергетике и «рабочих маши-
111

нах», приведши^ к возникновению и развитию нового
технологического базиса и машинного способа производства.
Имперское положение Британии радикально
расширило рынок сбыта промышленных товаров (в первую
очередь текстильных), что чрезвычайно интенсифицировало
их производство), и ручной труд стал тормозом прогресса.
Устранение этого тормоза сделало Британию «мастерской
мира». В середине XVIII в. были изобретены:
• прядильная машина («Дженни») Дж. Харгривсом (1768 г.);
• ватер-машийа Р!. Аркрайтом (1768 г.);
• мюль-машина С. Кромптоном (1770 г.);
• механический ткацкий станок Э. Картрайтом (1768 г.)
и прочие машины первого поколения.
Резкая концентрация производства, развитие железооб-
рабатывающей а химической промышленности на фоне
острой нехватки древесины интенсифицировали рост
добычи каменного угля, что стимулировало появление
новых направление в горном деле и на транспорте. Это в
свою очередь привело к широкому применению чугуна, в
том числе и как строительного материала. Особенно остро
встала проблема энергетики: маломощные водяные
колеса, естественно, привязанные к рекам, как и конная тяга,
стали вопиющи^ анахронизмом.
Первая промышленная революция была связана
прежде всего с появлением парового двигателя. Историческая
схема создания парового двигателя — этой «философской»
машины XVIII в\ — jвыглядит следующим образом: от па-
роатмосферных устройств без движущихся частей де Ко и
Т. Севери через реализованную конструкцию Д. Папена
к первой практической доходной машине Т. Ньюкомена, а
от них к паровому двигателю И. И. Ползунова и
универсальной паровой машине двойного действия Дж. Уатта.
Первым этапом промышленной революции явилось
изобретение и распространение рабочих машин, которые
создали неограни
ченные возможности для расширения
производства и его технического совершенствования.
Появление и распространение рабочих машин в
текстильном производстве вызвали к жизни второе
важнейшее изобретение, а именно создание универсального
теплового двигателя. К. Маркс называл паровой двигатель
двигателем крупной промышленности, так как он
действительно не только удовлетворял нужды развивающейся
фабричной системы, но и сам выступил мощным стимулом
112

для введения машин во многие отрасли, и в первую
очередь в машиностроение.
Второй этап промышленной революции, связанный с
изобретением и внедрением универсальной паровой машины,
позволил создать мощную энергетическую базу производства.
Паровая машина представляет собой поршневой двигатель,
который преобразует потенциальную энергию водяного пара
в механическую работу. Она была первым универсальным
двигателем, позволив развивать огромные силы, скорости и
мощность. Паровые машины стали широко применять во
многих отраслях хозяйства благодаря их способности
двигать станки на фабриках и заводах, откачивать воду из шахт,
поднимать уголь и руду, дробить руду и пр. Они сыграли
исключительную роль в прогрессе мировой
промышленности и транспорта, дали жизнь паровозам и пароходам.
6.2. СОЗДАНИЕ ПАРОВОЙ МАШИНЫ
Первые попытки создания парового двигателя были
предприняты древнегреческим механиком Героном
Александрийским (I в.), итальянским изобретателем Леонардо да
Винчи (1452-1519) (рис. 6.1), французским врачом и
физиком Дени Папеном (1647-1712). В 1690 г. Папен
придумал паровой насос, действующий за счет создания
вакуума в цилиндре при конденсации водяного пара, а еще
раньше (в 1680 г.) он создал паровой двигатель
однонаправленного действия, который мог поднимать груз, подвешенный
через блок на веревке (рис. 6.2).
Основной частью двигателя был цилиндр, в котором мог
перемещаться поршень. В цилиндр наливалась вода и
доводилась до кипения на горелке. Пар поднимал поршень
вверх, затем убирали горелку, цилиндр остывал, пар
конденсировался и поршень шел вниз, поднимая груз вверх.
Для того чтобы давление пара не разорвало котел, Папен
применил предохранительный клапан, вошедший во все
последующие конструкции паровых котлов.
Кроме создания парового двигателя Папен предложил
конструкцию центробежного насоса, паровую повозку, изобрел
несколько машин для подъема воды. Но эти и другие
технические разработки Папена не были реализованы.
Для откачки воды из шахт в 1698 г. английский
горный инженер Томас Севери (1650-1715) (рис. 6.3) изобрел
паровой насос.
113

ТТЛ 71
Рис. 6.1. Праобраз парового
(Т
О
"Q
двигателя Леонардо да Винчи
Подобный же наЬос был изобретен Петром I и
установлен в Летнем саду Йетербурга для накачивания в бак воды,
которая подавал ас 4 к фонтанам. Два таких насоса были
установлены купцом Трусовым Г. М. в банях на Фонтанке.
В 1707 г. кузнечных дел мастер Томас Ньюкомен (1663-
1729) изобрел более совершенный водоподъемник (рис.
6.4), принцип действия которого таков: пар из котла
поступает в цилиндр; и поднимает поршень вверх. Затем в
цилиндр под поршень впускают воду, пар конденсируется
и под действием атмосферного давления поршень
опускается вниз. После этого процесс повторяется.
Поступательное движение поршня передавалось через балансир (ры-
: чаг) штанге поршневого насоса,
откачивающего воду.
Машина Ньюкомена имела
большие преимущества перед
насосом Севери, она откачивала
воду с больших глубин,
устанавливалась на поверхности земли,
а не в шахте, как насос Севери,
что облегчало ее обслуживание и
эксплуатацию. Однако для
получения большой мощности
необходимо было делать цилиндр до трех
метров в диаметре. В результате
этого водоподъемники
Ньюкомена представляли собой
сооружения размером с 4-5-этажный дом.
Так, в 1917 г. в Кронштадте для
Рис. 6.2. Паровой двигатель обслуживания военного порта бы-
Д. Папена
114

^
ла установлена паровая машина
Ньюкомена. Она развивала
мощность в 77 л. с, делая 11
двойных ходов в минуту. Машина
была установлена в здании
высотой 18 м. Паровые машины
Ньюкомена были громоздкими,
действовали неравномерно и
требовали много угля.
Более совершенной по
сравнению с паровой машиной
Ньюкомена явилась паровая машина
русского изобретателя Ивана
Ивановича Ползунова (1728-
1766). 25 апреля 1763 г. он
направил начальнику Колывано-
Воскресенских заводов Алтая А. П. Порошину докладную
записку, в которой указал, что создал проект машины,
действующей «через посредство воздуха и паров,
происходящих от варения в котле воды», и применяемой там, где
руда и горючее есть, а воды мало.
Согласно проекту Ползунова, пар из котла поступал
поочередно в два цилиндра, для чего им было разработано
Рис. 6.3. Схема
водоподъемной установки Т. Севери
Рис. 6.4. Схема пароатмосферной установки
Ньюкомена
115

оригинальное водопарораспределительное устройство. С
приходом поршня в верхнее положение под действием силы
пара в этом цилиндре подача пара прекращалась и
вбрызгивалась вода. Одновременно в другом цилиндре поршень
приходил в нижнее положение, и здесь прекращалось
вбрызгивание воДы и начиналась подача пара. Ползунов
впервые в мире применил в машине два цилиндра: работа,
развивавшаяся в одном цилиндре, одновременно
расходовалась на совершение полезной работы и на холостой ход
другого цилиндра, т.е. полезная работа совершалась
непрерывно и непрерывным было рабочее усилие. Поршни
цилиндров были соединены цепью, перекинутой через
шкив; таким образом, движение было связанным: когда
поднимался один (поршень — опускался второй, вал
шкива получал непрерывное рабочее усилие. Отметим, что в
то время рабочего вала не имела ни одна машина в мире.
От него движение передавалось на водопарораспределитель-
ный механизм, опять же посредством шкива с цепью, а на
питательное устройство — через другой шкив.
были преодолены все ограничения ма-
Непрерывное рабочее усилие машины
Ползунова позволило приводить орудие в непрерывное
действие, причем это рабочее орудие могло находиться в
любой точке пространства вокруг машины, а шкивы
сдвигаться по рабочему валу и менять диаметр, сам же
рабочий вал обладал способностью менять местоположение и
сколько угодно продлеваться за подшипники. Цепи от
шкивов могли передавать движение под любым углом к
горизонту. Машина таким образом приводила в движение
несколько орудий независимо от их расположения по
отношению к машине и друг к другу. Ползунов предложил
использовать мащину для работы воздухонадувных мехов
у плавильных печей и тем самым упростить один из
наиболее трудоемких процессов на металлургических заводах.
Машина могла обеспечивать дутьем 12 печей одновремен-
рианте конструкции в основу передаточ-
,1л положен балансир (рис. 6.5), причем
Таким образом
шины Ньюкомена
но. Во втором ва
ного механизма 6i
каждый из цилийдров имел отдельный балансирный
механизм. Для регулировки объема воды, подаваемой
насосами, применялись полубалансиры, позволяющие менять
производительность насосов за счет изменения точек
подвеса тяг. Ход рукояток воздуходувных мехов был сделан
равным ходу порошей
116

I
3
Рис. 6.5. Схема воздуходувной установки Ползунова (1766):
/ — паровой котел; 2,3 — цилиндры с поршнями; 4 — водораспределительное
устройство; 5 — цепи; 6 — блок шкивов; 7 — воздухонадувное устройство; 8 —
метуллургическая печь
23 мая 1766 г. установка прошла успешный запуск. Но
видеть ее работу И. И. Ползунову не было дано судьбой —
27 мая того же года он умер. 7 августа 1766 г. машина
Ползунова была запущена в эксплуатацию на
Барнаульском заводе. Она проработала в течение 43 суток, после
чего вышла из строя (прогорели печные своды, и медный
котел дал течь) и ее не восстанавливали.
До изобретения паровой машины И. И. Ползунов
сконструировал несколько метеорологических приборов,
участвовал в разработке проекта первого вододеиствующего
рудообогатительного заведения на Змеиногорском
руднике, построил лесопильную мельницу с подводом воды
через деривационный канал, соорудил цилиндрические мехи
для доменного литья.
В переходе к машинному производству большую роль
сыграло создание парового двигателя английским
механиком Джеймсом Уаттом (1736-1819).
117

Дж. Уатт 9 января 1769 г. получил патент на «способы
уменьшения потребления пара и вследствие этого —
топлива в огневых машинах», которые сводились к
конденсации отработанного пари в специальных «холодильниках».
Это дало возможность усовершенствовать паровой
двигатель Ньюкомена и наделить его преимуществами
универсального парового двигателя.
Вполне работоспособную паровую машину двойного
действия Уатт создал в 1774 г., а запатентовал ее в 1784 г. По
этому поводу К. Марк<|; писал: «...В патенте, который он
получил в апреле 1784 г., его паровая машина
представлена не как изобретение 4ишь для особых целей, но как
универсальный двигатель крупной промышленности».
В паровой машине двойного действия Уатта пар,
подаваемый попеременно в обе полости цилиндра, толкал
поршень то в одну, то в другую сторону. При этом пар
поступал в течение некоторой части хода поршня с
последующим его расширением и конденсацией в холодильнике.
Паровая насосная мг
Далее, Уатт разрабо
ашина Уатта показана на рис. 6.6.
>тал для своей машины
центробежный регулятор, кривойшпно-шатунный механизм,
маховик. В результате постепенного совершенствования
конструкция паровой машинь^ становится более компактной, мощ-
Рис. 6.6.
Паровая машина Уатта
118

ность ее увеличивается, масса уменьшается, а КПД
достигает 18-30 %.
Дж. Уатт ввел первую единицу мощности машины —
лошадиную силу (л. с). Позднее его именем была названа
другая единица мощности — ватт (Вт).
Одновременно разрабатываются теоретические основы
работы тепловых двигателей благодаря исследованиям
французского инженера Сади Карно (1796-1832), немецкого
ученого Р. Клаузиуса (1822-1888), французского ученого
Б. Клапейрона (1799-1864), английского ученого
Уильяма Томсона (1824-1902) и др., которые стали
основоположниками новой науки — термодинамики.
6.3. ПЕРВЫЕ ПАРОВОЗЫ
Первая попытка применить паровой двигатель для
передвижения повозки была сделана французским военным
инженером Никола-Жозефом Кюньо (1725-1804). В 1769 г.
он соорудил так называемую паровую телегу для
перевозки артиллерийских орудий. Телега имела три колеса.
Двигатель располагался над передним колесом. Паровой
котел создавал пар под давлением в 5 атм, который
подводился к двум цилиндрам с поршнями. Штоки поршней при
помощи цепей вращали переднее колесо. Оно было
ведущим колесом повозки. Паровая телега развивала скорость
до 5 км/ч. В настоящее время она является одним из
экспонатов Парижского музея искусств и ремесел.
В 1800 г. английский инженер Ричард Тревитик (1771-
1833) получил патент на «машину высокого давления». В
1802 г. им был сконструирован первый паровой экипаж с
двигателем, в котором цилиндры с поршнями были
расположены горизонтально. Движение поршня при помощи
зубчатых колес и кривошипно-шатунного механизма передавалось
на задние колеса. Переднее колесо служило рулем. Экипаж
вмещал десять пассажиров и вследствие громоздскости с
трудом передвигался по тогдашним городским улицам.
Уже в XV в. существовали специальные рельсовые
деревянные дороги для перевозки угля, руды (рис. 6.7, а).
Впоследствии было решено проложить чугунные рельсы, а руду
перевозить «конными поездами» с вагонетками. В 1810 г.
на Звенигородском руднике П. К. Фроловым (1775-1839)
была построена первая в России рельсовая дорога с
конной тягой (рис. 6.7, б).
119

В 1804 г. первый паровоз Р. Тревитика (рис. 6.8),
поставленный на рельсы, прошел расстояние в 10 км со
скоростью 8 км/ч, доставив с завода на пристань четыре
вагона с железом и 50 рабочих. В 1808 г. Тревитик
построил паровоз более совершенной конструкции, развивающий
скорость до 30 км/ч.
Большой вклад в развитие парового железнодорожного
транспорта внес английский конструктор и изобретатель
Джордж Стефенсон (1781-1848). Его паровоз «Ракета»
(рис. 6.9) был признан лучшим из представленных на
специальной выставке в Рейхильсе и рекомендован для
образцовой железной дороги Ливерпуль—Манчестер, построен-
Рис. 6.7. Первые виды железных дорог: а — деревянные; б — с
чугунными рельсами на конной тяге; в — профили рельсов
120

Рис. 6.8. Первый паровоз Р. Тревитика
рельсов на каменных опорах, что позволило «Ракете»
развить скорость до 50 км/ч. Он впервые провел научные
исследования зависимости сопротивления рельсового пути
от нагрузки и профиля пути, при ширине колеи 1435 мм.
В 1836 г. им была организована в Лондоне проектная
контора, ставшая научно-техническим центром
железнодорожного строительства.
Рис. 6.9. Первый паровоз Д. Стефенсона
«Ракета»
121

6.4. ПЕРВЫЕ ПАРОВОЗЫ В РОССИИ
Заслуга создания!
жит русским механикам
Ефиму Алексеевичу
(1803-1849),
в России первых паровозов принадле-
—ам и изобретателям Черепановым —
(1774-1842) и Мирону Ефимовичу
которое в 1834 г. построили оригинальный
б)
*5 ■€£.
.*> » " ;, •" *>
122
Рис. 6.10. Рельсовый транспорт:
а — конка; б — «сухопутный пароход»
Черепановых

паровоз (рис. 6.10, б) для перевозки руды на территории
Нижнетагильского завода по чугунной дороге. Причем
впервые в мировой практике Черепановы предусмотрели
прокладку дороги с широкой колеей, составившей 1645 мм
(сейчас ширина колеи — 1524 мм). Рельсы имели
грибовидную форму и крепились впритык на чугунных
подушках. Дорога была проложена от Вийского завода до
Медного рудника длиной 40 саженей (1000 м). В 1835 г. был
построен второй, более мощный паровоз, возивший состав
весом 17 т со скоростью 19 км/ч. Начиная с 1820 г.
Черепановы построили около двадцати паровых машин
мощностью от 2 до 60 л. с. За изобретательскую деятельность
Мирону Черепанову и его жене в 1833 г. была дана
вольная, а Ефим Черепанов с женой получили вольную в 1836 г.
Здесь кстати будет сказать о том, какие весьма
любопытные изменения претерпело значение слова «вокзал».
В начале XVII в. под Лондоном был разбит парк,
принадлежавший некоей Джейн Вокс, с увеселительными
заведениями и зрительным залом под общим названием Вокс-
холл. Это английское слово на французский лад звучит
как «вокс-аль». В начале XIX в. «воксалом» в России
стали называть места общественных увеселений. Когда к
весне 1838 г. была завершена Царскосельская дорога, то
возле конечной станции, в Павловске, был сооружен «вок-
сал» — концертный зал и ресторан, куда охотно ездили
состоятельные петербургские жители. Позднее слово
«вокзал» обрело привычное для нас значение — станционное
здание для пассажиров.
Паровоз был единственным видом тяги на
междугородном железнодорожном транспорте XIX в. Конная тяга на
рельсовых дорогах (конки) продолжала существовать
только в городском транспорте (рис. 6.10, а).
6.5. СТРОИТЕЛЬСТВО ПЕРВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Наряду с совершенствованием паровоза шла интенсивная
прокладка железных дорог в Англии, Америке, Франции,
Германии, Бельгии. Расчет конструкции рельсов и их
формы произвел английский инженер Р. Рейпольдс (1842-1912).
Чешский инженер Франтишек Герстнер (1756-1832) в
1834 г. прибывший в Россию по приглашению Горного
ведомства в целях инспектирования Уральских заводов, в
123

1835 г. обратился к царю Николаю I с предложением о
строительстве железной дороги между Петербургом и
Павловском протяженностью 27 км. Дорога была построена
иностранными инвесторами и 30 октября 1837 г.
открыта. Поезд в составе восьми вагонов и платформ, на
которых размещались ^ареты, двигался со скоростью 48 км/ч.
Паровозом управлял сам Ф. Герстнер.
Свыше столетия' паровоз был самым распространенным
видом транспорта. В 50-х гг. XX в. он был заменен
тепловозами и электровозами, которые более экономичны в
эксплуатации.
Первоначально паровозы не имели будки для машиниста
и топились дровами. Поскольку вагоны не отапливались,
то зимой в вагонак первого класса пассажирам под ноги
ставили железные рщики с раскаленными кирпичами.
Чугунные печи появились в 70-х гг. XIX в. Освещались
вагоны свечами. Для торможения поездов применяли
деревянные колодки, прижимавшиеся рычагами к рельсам.
Одновременно с железнодорожным транспортом
происходило становление Механизированного водного транспорта.
6.6. РАЗВИТИЕ ПАРУСНОГО ФЛОТА
В состав флота на Руси в IX-XIV вв. входили струги,
челны, набойни, ладьи (рис. 6.11, а). На парусных судах
(ладьях, когах, карабасах) славяне плавали по Белому,
Баренцеву, Балтийскому и Черному морям, доходили до Царь-
града (Константинфполь) и выходили в Средиземное море.
Развитие парусного судоходства способствовало великим
географическим открытиям и расширению мировой
торговли. В XV-XVII вв. было обследовано побережье
Африки, открыта Америка (1492), совершено первое
кругосветное путешествие Ф. Магеллана (1519-1521). Русские
первопроходцы, среди них И. Перфильев и М. Старухин, изучили
бассейны рек Енисея, Лены, Амура, обошли побережье
Северного Ледовитого океана, открыв полуостров Ямал,
Таймыр, Чукотку и др.
Большой вклад в развитие русского парусного флота внес
Петр I. При нем началось строительство торговых парусных
судов грузоподъемностью в несколько сотен тонн и стопушеч-
ные военные корабли с командой в 800 человек (рис. 6.11, в).
В первой четверти XVIII в. в России было построено
свыше тысячи разных судов, в том числе 50 крупных во-
124

енных кораблей, 800
гребных галер. Все это
способствовало
развитию отечественного
судостроения и
превращало Россию в
морскую державу.
К середине XIX в.
парусный флот достиг
наивысшего развития.
Грузоподъемность
грузовых парусных судов
достигала 5000 т,
скорость быстроходных
парусных судов (клине-
ров) была порядка 18
узлов (33 км/ч).
Однако парусный
флот не удовлетворял
быстрому развитию
промышленности и
экономики из-за
малой скорости судов,
сложности управления
снаряжением,
большой численности
экипажа, нерегулярности
движения и т. д.
На реках России для
движения судов против
течения использовали
труд бурлаков,
которые тянули суда с
грузом в 30 тысяч пудов
(480 т), проходя в
сутки по 3-5 верст. В
1815 г. только на
Волге было задействовано до 400 тысяч бурлаков. Их
каторжный труд начинался с рассвета и заканчивался после
захода солнца. Иногда применялась конная тяга, которая
обеспечивала передвижение грузов до 400 тысяч пудов (6400
т) со скоростью 20 верст в сутки. Для этой цели держали
80 лошадей, причем 40 лошадей были в упряжке, а 40 на
отдыхе.
Рис. 6.11. Развитие парусного флота: а —
русская ладья 1669 г., Новгород; б —
линейный корабль 1646 г., Франция; в —
корабль «Святой Павел» 1794 г., Россия
125

6.7. СОЗДАНИЕ ПАРОХОДОВ
Создание парового двигателя послужило толчком для
конструирования паровых судов — пароходов. Одно из
первых судов с использованием в качестве движителя
атмосферной паровой машины Ньюкомена было построено в 1778 г. в
Лионе французом Жуфруа Д'Аббананом. На судне длиной
20 м располагались наклонно цилиндры паровой
машины, приводящие в движение бортовые гребные колеса.
Практического применения судно не получило.
В 1787-1788 гг. американский часовщик Д. Фитч
построил три паровых судна. На третьем судне, названном
«Эксперимент», паровая машина через сложную
кинематическую передачу приводила в движение три весла,
расположенных на ко|рме, которые, наподобие лапы
водоплавающей птицы, обеспечивали упор и движение судна со
скоростью около 8 узлов (15 км/ч). Судно не получило
применения, так как конструкция была сложной и весла
часто ломались.
Более успешно прошел испытание буксирный катер
«Шарлотта Дан!дис» с машиной Уатта мощностью 10 л. с.
(7,36 кВт), построенный англичанином У. Саймингтоном
в 1802 г. От царовой машины приводилось в движение
гребное колесо, расположенное в корме. За 6 ч при
сильном встречном | ветре судно прошло 18 миль (33 км),
отбуксировав две баржи. Боясь, что волны от гребного
колеса размоют берега канала, решили поставить судно на
прикол. За ходом испытаний катера наблюдал американский
инженер Р. Фултон (1765-1815), который впоследствии, в
1807 г. построил судно «Катарина Клермонт» (рис. 6.12, а)
длиной 42,6 м] шириной 14,6 м, водоизмещением 79 т,
с паровой машиной мощностью 20 л. с, вращавшей
пятиметровые гребные колеса. 4 сентября 1807 г. «Катарина
Клермонт» совершила свой первый рейс по реке Гудзон от
Нью-Йорка до О^бани без груза и пассажиров, ибо
желающих путешествовать не оказалось. Пассажиру,
взошедшему на борт на обратном пути, Фултон предоставил
бесплатный проезд; пожизненно. Пароход за два часа при
средней скорости 5 миль в час (7,7 км/ч) покрыл расстояние в
400 км в оба конца. Топливом служили сосновые дрова.
Успех Фултона дал импульс к развитию
пароходостроения. Сам он построил еще пятнадцать пароходов, в том
числе паровое военное судно «Демологос».
126

а)
**~^£pS*,
Рис. 6.12. Первые пароходы: а — первый речной пароход
«Катарина Клермонт»; б — пароход «Саванна»
В 1818 г. первый пароход пересек Атлантический океан;
это была «Саванна» (рис. 6.12, б), имевшая длину 30,5 м при
ширине 7,9 м. Первый рейс до Ливерпуля был совершен за 26
дней, из которых восемь судно шло только под парусами.
В 1836 г., т. е. через 18 лет, англичанин Д. Смит вместо
гребного колеса применил деревянный винт, длина которого
равнялась двум шагам нарезки. Скорость парохода выросла.
Правда, во время испытаний винт сломался. После этого
испытатель установил длину винта, равную одному шагу.
127

6.8. ПЕРВЫЕ РУССКИЕ ПАРОХОДЫ
В 1815 г. на заводе Берда был построен первый русский
пароход, названный «Елизавета» (рис. 6.13), который
курсировал между Петербургом и Кронштадтом. На судне
установили паровой котел, который топился дровами, и
паровую машину мощностью 32 л. с.
В 1818 г. на Ижорском заводе в Петербурге был
построен первый русский военный пароход «Скорый» с паровой
машиной мощностью 32 л. с, а в 1826 г. на пароходе
«Ижора», вооруженном восемью пушками, впервые в
России была установлена паровая машина мощностью 100 л. с.
(78,6 кВт). В 1836 г. на Ижорском заводе был построен
первый колесный пароход-фрегат «Богатырь»
водоизмещением 1340 т, мощностью 200 л. с. (177 кВт),
вооруженный 28 пушками. В 1861 г. со стапелей сошел первый
броненосный корабль «Опыт». В 1902 г. на воду были
спущены эскадренные броненосцы «Ретвизан» и «Ослябя»
(рис. 6.14).
На двух петербургских верфях 7 мая 1892 г.
состоялась закладка сразу трех броненосцев. Они имели
по две вертикальные паровые машины мощностью по
5300 л. с.
Названия новые корабли получили в честь российских
городов Полтава, Петропавловск и Севастополь, увенчанных
боевой славой. Имя «Полтава» в русском флоте до этого носили
четыре парусных
линейных корабля, начиная с
петровской «Полтавы»
постройки 1709-1712 гг.
Названия «Севасто-
"Т~7Г °Жг*" ',5 поль» и
«Петропавловск» в честь
городов, прославившихся в
Крымской войне, до
этого носили два первых
русских мореходных
ММ? ''*' \.£л броненосца
(броненосных фрегата),
исключенные из списков
fe.. j£* >*be-.: 11 октября 1886 г. и
4 января 1892 г. соот-
Рис. 6.13. Первый русский пароход «Ели- ветственно.
завета»
5Щ?
128

I ~,
r&
Рис. 6.14. Эскадренный броненосец «Ослябя»
Данные о постройке пароходов
Название
«Полтава»
«Петропавловск»
«Севастополь»
Верфь
Новое
адмиралтейство
(новый
эллинг)
Галерный
островок
(новый
эллинг)
Галерный
островок
(новый
эллинг)
Корабельные
инженеры
Н. И.
Янковский,
И. Е.
Леонтьев
В. С.
Шведов,
Е. П. Андру-
щенко
Е. П. Андру-
щенко
Н. И.
Афанасьев
Начало работ
Февраль
1892 г.
19 марта
1892 г.
Март
1982 г.
Спуск
25 октября
1894 г.
28 октября
1894 г.
20 мая 1895 г.
129

Рис. 6.15. Землеч'
ерпалка-эскаватор непрерывного действия А. Бетанкура
Для очистк
ском заводе
рывного
кура.
я акватории Кронштадтского порта на Ижор-
построили землечерпалку-экскаватор непре-
дейст)вия (рис. 6.15) по проекту Августина Бетан-
6.9 ДОСТИЖЕНИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ
И ПРИМЕНЕНИЕ ПАРОВЫХ МАШИН
В РАЗНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Паровые машины в конце XVIII в. и 70-х гг. XIX в.
применялись
лургической|
не только на транспорте, но и в горно-метал-
аромыш ленности.
В горном !деле механизации подверглись лишь
вспомогательные операции откатки и доставки на поверхность
угля и руд,: а; также водоотлива и вентиляции. Откатка
посредством к|анатной тя-ги от паровых двигателей осу-
Тишь на главных подземных путях. На боко-
В забоях использовались по-прежнему сила
ществлялась
вых путях и
животных иди ручной труд.
130

В середине XVIII в. в
шахтах и на рудниках
появились перфораторы
для бурения шпуров, хотя
первый американский
паровой перфоратор
оказался тяжелым и неудобным
в работе. Было
изобретено несколько машин для
прохождения глубоких
скважин, созданы установки
для канатного бурения.
С 60-х годов XVIII в. в
Англии усиливается
начавшийся еще в 30-е годы
перевод доменной плавки
(рис. 6.16) на
минеральное топливо. Тогда же
началось применение в ДО- Рис 6.16. Английская доменная печь
менном деле цилиндриче- середины XIX в.
ских воздуходувок,
приводимых в действие паровыми машинами (впервые в 1776 г.
на заводе Уилкинсона в Шропшире).
Конструкция доменных печей постоянно
совершенствовалась, увеличивались их размеры, вводились
специальные подъемники для подачи шихты, улучшались
приспособления для ее загрузки, применялись системы водяного
охлаждения печной кладки и т. д. Огромное значение
имело введение горячего дутья, т. е. подогрева воздуха,
подаваемого в домны (Дж. Нилсон в 1828 г.; инженеры
петербургского Александровского казенного завода в 1829 г.,
Фабер дю Фор в 1831 г. и др.).
В 1814 г. Пьер Бертье опубликовал результаты
исследования по использованию раскаленных колошниковых
газов для подогрева воздуха, подаваемого в домны и горны. В
30-40 гг. XIX в. этой же проблемой успешно занимался
Ф. И. Швецов. В 1857 г. в Англии Эдуардом Альфредом
Каупером был создан воздухонагревательный аппарат.
Главным поставщиком железа в Англию в 90-е гг. XVIII в.
была Россия (Урал). В 1784 г. Генри Кортом была
запатентована пудлинговая печь (рис. 6.17). В этой
отражательной печи на поду, в пламени каменного угля или дров,
происходил передел чугуна в железо.
131

Рис. 6.17. Схема пудлинговой печи конца XVIII в., работающей
на каменном угле:
1 — топка; 2 — пламенный порог; 3 — рабочее пространство печи; 4 —
под печи
Пудлингование (от англ. puddle — перемешивать) —
металлургический процесс получения малоуглеродистого
железа расплавлением чугуна в пламенных (пудлинговых)
печах до тестообразного состояния и перемешиванием его
с железистыми шлаками. Пудлингование применялось до
второй половины XIX в. В дальнейшем оно было заменено
более совершенными и производительными способами
передела чугуна в сталь — бессемеровским, томасовским и
мартеновским.
Г. Корт ввел прокатные валки, применение которых
заменяло трудоемкую операцию обработки криц под молотом.
Особо важное значение для непрерывного развития
производства стали и замены эмпирических способов ее
получения научными имели труды Павла Петровича Амосова
(20-40-е гг. XIX в.)
Английский инженер Генри Бессемер в 1856 г. ввел
новый способ передела чугуна (рис. 6.18). Он применил
продувание воздуха через расплавленный чугун, наливаемый
в особый вращающийся сосуд — конвертер (англ. converter,
лат. converto — изменение, превращение). При этом
избыток углерода и примеси в чугуне быстро выгорали. После
132

продувания воздухом полученная
жидкая сталь отливалась в
болванки (рис. 6.19).
В 1878 г. С. Дж. Томас
разработал на научной основе процесс
получения более качественных
сталей, названный томасовским
процессом. Томасовский процесс
представляет собой передел
жидкого фосфористого чугуна в сталь
продувкой его сжатым воздухом
в конвертере с основной
(шамотной) футеровкой — внутренней
обкладкой, допускающей плавку
под основными (известковыми)
шлаками, хорошо
связывающими оксиды фосфора, что
позволяет удалить их из чугуна.
В 60-е гг. XIX в. французские
инженеры Эмиль Мартен и его
сын Пьер Мартен стали получать литую сталь в
отражательной печи с регенеративной (воздухонагревательной)
установкой, изобретенной ранее немецкими инженерами
Вильгельмом и Фридрихом Сименсами. В этой печи, по-
ШШШ£Ш^ШЗ$Ш:
Рис. 6.18. Схема конвертера
Бессемера
Рис. 6.19. Бессемеровская выплавка стали
133

лучившей название мартеновской и введенной в
эксплуатацию в 1804 г., можно было переделывать
доменный чугун в сталь. Мартеновская печь позволяет
контролировать и управлять качеством сталей путем внесения в
расплав необходимых добавок (легирующих элементов).
Благодаря мартеновскому способу производство стали с
1865 по 1870 г. возросло на 70 %.
В области цветной металлургии важным событием
было введение в 18527 г. немецким химиком Ф. Вёлером
нового способа получения алюминия. Первоначально он
по цене приравнивался к драгоценным металлам. Только
после усовершенствований, внесенных в 1854-1865 гг. в
технологию производства алюминия французским
химиком А-Э. Сен-Клер Девилем и русским химиком Н.Н.
Бекетовым, издержки производства алюминия резко
снизились.
Ко 2-й половике XIX в. в эксплуатацию стали
вводиться разнообразные вязальные машины, действующие от
паровых двигателе^.
В 1839 г. Дж.! Несмит создал паровой молот. Это был
крупный шаг в механизации кузнечного производства,
развитии кузнечно-прессового оборудования.
машина Уатта впервые была
поставлена для привода! текстильного предприятия. К концу века
в Англии и Ирл&нд^и работало уже более 300 таких
машин
В Германию ifjepri
1785 г. Она была устл
имозаменяемостй (н,:
завода) и сделал
ский процесс —
мельницу.
134
ая паровая машина была ввезена в
шовлена на угольной шахте. Во
Франции первая паровав машина приступила к работе в 1779 г.,
а в 1787 г. в Париже братья Перье сконструировали и
построили маленькую паровую машину, работающую в
комбинации с двумя
печивала водой. Кол
ные станки, молот и
В России в 1798
новлены на Алек^ш|
на Гумешевском
ну высокого давление
водяными колесами, которые она обес-
еса же приводили в движение токар-
станок для сверления бревен.
1799 гг. паровые машины были уста-
зровской мануфактуре в Петербурге и
з|аводе на Урале. В США паровую маши-
i построил в 1784 г. выдающийся
изобретатель Оливер 'Эванс. Он разработал также систему вза-
1 37 лет позже инженеров Тульского
попытку автоматизировать технологиче-
цо(]:троил частично автоматизированную

6.10. СТАНОВЛЕНИЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ В XVIII В.
В конце XVIII в. машиностроение стало формироваться
в самостоятельную отрасль индустрии. Сперва машины
изготавливались по отдельным заказам, затем заводы
начали переходить к серийному производству машин.
Зарождалась наука о машинах — машиноведение,
истоками которой послужили «Театры машин».
В XVIII в. машины рассчитывать не умели и строили
их по правилам статики. Впервые указал на то, что
основное у машины — движение, живший в России немецкий
математик Леонард Эйлер. Позже французский геометр
Гаспар Монж показал, что машина состоит из трех
механизмов: двигателя, привода и рабочего органа, которые он
назвал элементарными машинами. Издается книга «Театр
машин» Якоба Леопольда (1724-1727). Русский ученый
А. К. Нартов в 1742 г. публикует «Атлас машин». В 1808 г.
инженер Августин Бетанкур и математик Хосе Мария Ла-
нуа (Франция) написали первый учебник по курсу
построения машин, в котором развили идеи предшественников.
А в 1840 г. английский ученый Роберт Баланс определил
научное понятие механизма. Число изобретенных
механизмов к началу XIX в. не превышало двухсот, из
которых более половины было изобретено в XVIII в.
Становление машиностроения стимулировало работу
изобретателей над проблемой передачи энергии от
паровой машины и распределения ее между станками.
Появились ступенчатые шкивы и гибкие движущиеся ленты,
заполонившие цехи заводов XVIII столетия. Например, на
Ижевском заводе тяжелые токарные станки с
габаритными размерами 9x3x1,8 м приводились в движение от
паровой машины с помощью ременных трансмиссий.
6.11. ПОЯВЛЕНИЕ МАШИН В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
В начале XIX в. появляются машины в сельском
хозяйстве. В 1833 г. в США кузнец Джон Дир сконструировал
цельнометаллический плуг. В середине того же века в
Англии был создан первый паровой плуг. В России в 50-х
годах XIX в. инженер Э. П. Шуман создал так
называемый южнороссийский цельнометаллический плуг с
широким полувинтовым отвалом.
В 1822 г. англичанин Г. Огль построил жатвенную
машину, в которой использовался принцип ножниц. В 1826 г.
135

П. Белл изобрел машину, пригодную для уборки урожая.
Оригинальные конструкции жаток были созданы также в
России. В середЦне XIX в. одновременно в Европе и США
появились сеялки, сначала конные, а затем и паровые.
Значительно раньше появились молотилки: еще в
последней четверти XVIII в. шотландцы отец и сын Майкл
построили молотилку, рабочим органом которой был
барабан с вилами. В 1841 г. в США появилась иная система
молотилки, в которой зерна не выбивались, а
вычесывались. Эта молотилка, применявшаяся в небольших
хозяйствах, имела ручной привод. Более крупные установки при-
гвие лошадьми. Изредка применялись и
$ый локомобиль построил американский
водились в деис
локомобили. Пер
лийские и франи
били для привод
целей. Сельскохо
изобретатель ОлЙвер Эванс в 1805 г. В 30-40-х гг. анг-
узские заводы начали выпускать локомо-
Ei сельскохозяйственных машин и других
зяйственные машины стали одной из
первых групп технологических машин, в которой
существенной частью были пространственные механизмы.
6.12. РАЗВИ
ский механик Щ
универсальный с
ГИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Совершенствовались металлорежущие станки. Француз-
Вакансон (1701-1769) сконструировал
^анок, состоящий из станины, двух
центров, направляющих и суппорта для продольного и
поперечного перемешения. Заготовка крепилась в центре. В
1770 г. во Франции появился крестовый суппорт,
позволяющий передвигать каретку суппорта вдоль заготовки и
по перпендикуляру к ее оси.
Родоначальником станкостроения является английский
механик Генри Модели (1771-1831), который в 1797 г.
построил токарн
низированным н
Э-винторезныи станок с суппортом, меха-
i основе винтовой пары, и с набором
зубчатых колес (рис. 6.20). Модели механизировал
производство винтов, гаез; (рис. 6.21) и других деталей машин. В
1810 г. он основал машиностроительный завод по
производству станков, паровых и прочих машин.
Ученик Г. Модели Ричард Роберте (1799-1864 гг.)
довел токарный станок до совершенного вида, выведя ручки
ереднюю панель, сделав зубчатый перебор
перед станиной. В 1817 г. он построил
управления на п
и ходовой винт
продольно-строгальный станок, в 1848 г. — машину для
136

Рис. 6.20. Токарно-винторезный станок с
автоматизированным обратным ходом суппорта
сверления отверстий в элементах мостовых конструкций
и котельных листов. Им были разработаны текстильные
машины. Д. Фокс в 1830 г. ввел рейку для подачи
суппорта, сохранив ходовой винт, позволивший нарезать резьбу.
Рис. 6.21. Гайкорезный станок
137

Автоматическую подачу суппорта изобрел в 1835 г.
английский инженер Джозеф Витворт (1803-1887). Он
предложил профиль винтовой нарезки, сконструировал
систему калибров. Вскоре суппорт стали вводить в устройство
других станков.
В 1829 г. Джеймс Несмит улучшил конструкцию
фрезерного станка, и тот стал одним из главных по тому
времени станков. В 1843 г. Несмит создал первый
промышленный паровой молот.
6.13. СОЗДАНИЕ МАШИН
ДЛЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В горнодобывающей промышленности было
изобретено несколько видов машин для прохождения глубоких
скважин, созданы установки для канатного бурения. В
середине XIX в. в шахтах и на рудниках появились
перфораторы для бурения шпуров, хотя первый в мире
перфоратор, разработанный в Америке, оказался тяжелым и
неудобным в работе. Во Франции сконструировали пер-
Рис. 6.22. Паровой экскаватор
138

вый пневматический перфоратор и во второй половине XIX в.
применили пневматическое бурение при проходке
железнодорожных туннелей. В 70-х гг. XIX столетия в Англии
применялась врубовая машина, действовавшая сжатым
воздухом.
В США были изобретены первые экскаваторы (рис. 6.22).
Первый многоковшовый экскаватор на железнодорожном
ходу был построен французским инженером Кувре в 1864 г.
и использовался в земляных работах при проходке
Суэцкого канала. При этом для отгрузки грузов были
использованы цепные транспортеры. Ленточный транспортер
появился в середине XIX в., его построил на приисках
Восточной Сибири инженер А. Лопатин. Транспортер
применяли для выдачи золотоносного песка к машинам, а
промытого — в отвал.
6.14. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК
Начало XVIII в. характеризуется дальнейшим
разделением производственного труда, которое имеет
технологический характер, так как диктуется методами и ступенями
процесса преобразования исходного материала в конечную
продукцию. Поскольку в процессе производства участвует
значительное число людей, выполняющих разные работы,
их труд становится общественным и обобществленным по
причине взаимозависимости отдельных звеньев, операций,
стадий производственного процесса. Становление
общественного характера производства породило потребность в
общественном осмыслении того, как работают машины и
механизмы, каков принцип их действия, какие законы природы
в них реализуются и как на основе этих законов можно
совершенствовать технику и технологии производства
материальных благ. Удовлетворить указанную общественно-
познавательную потребность призвана наука.
Первая промышленная революция конца XVIII —
начала XIX в. ознаменована переходом к машинному
производству на научной основе. Понятие «промышленная
революция» введено Ф. Энгельсом в его работе 1844 г.
«Положение рабочего класса в Англии». Он писал:
«Изобретение паровой машины и машин для обработки хлопка...
послужило, как известно, толчком к промышленной
революции — революции, которая одновременно произвела пол-
139

ный переворот и в гражданском обществе... Англия —
классическая страна этого переворота».
Изобретение машин привело к переходу от
мануфактурной организации производства к фабричной, а в
общественной сфере — к смене феодальных отношений
капиталистическими.
Нужно отметить, что наука о машинах вначале
развивалась в основном как описательная. Рассчитывались лишь
некоторые параметры — размеры зубчатых колес,
маховика, передаточного отношения, мощность двигателя и др.
Каждый изобретатель непременно вносил что-то новое, что
и вело к развитию йашин, ко все большему разнообразию
механизмов, инструментов, приспособлений.
Начало техническим наукам было положено вышедшей
в 1687 г. книгой И. Ньютона «Математические начала
натуральной философии».
Первым совместным и практическим достижением науки
и практики изобретений является создание в 1784 г. паровой
машины Джеймсом Уаттом. В этой машине не только
сконцентрировался опы^ его предшественников (Т. Севери и
Т. Ньюкомена), но и реализовались результаты дальнейшего
научного развития таких областей знаний, как пневматика и
теория теплоемкости, созданная Дж. Блэком, который являлся
научным наставникам Дж. Уатта в университете г. Глазго.
Считается, что совершенная паровая машина Уатта — это
первое техническое Достижение в истории человечества, не
представлявшееся возможным эмпирическим путем, т. е. без
научного обоснования и расчетов. Поэтому не случайно
машину Уатта его современники назвали «философской», т. е.
научной, согласно терминологии того времени.
Так, с конца XVIII столетия начинается эпоха
динамического развития техники и науки, а также переход от
этапа, когда науке приходилось больше учиться у
промышленности, чем помогать ей, к этапу, когда
промышленность почти полностью стала основываться в своем
развитии на достижениях науки. С этого времени стал
преобладать машинный способ производства.
6.15. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОИСКА
НОВЫХ МАШИН-ДВИГАТЕЛЕЙ
В течение почти всего XIX в. паровая машина была
основным универсальным промышленным и транспортным
двигателем. Однако КПД паровой машины был небольшим,
140

повысить его не удавалось, и поэтому велся поиск новых
двигательных машин по трем направлениям.
Первое направление — разработка способа
непосредственного преобразования энергии топлива в
механическую энергию вращающегося кривошипа, минуя
промежуточное превращение воды в пар, поскольку оно
приводило к большим потерям энергии. Это направление
привело к созданию двигателя внутреннего сгорания, включая
двигатель дизельного типа.
Второе направление — непосредственное получение
вращательного движения с помощью улучшения
древнейшего принципа машины, заложенного в водяном колесе. Здесь
результат поисков реализовался сначала в водяной
турбине, затем в турбине, в которой рабочим телом стал пар, а
уже в XX в. — газ.
Третье направление связано с освоением нового вида
энергии — электрической — для работы механизмов.
Проблема создания электрического двигателя была связана с
другой не менее важной проблемой — передачей
электроэнергии на расстояние. Сперва были созданы генераторы
постоянного тока, а затем освоен и переменный ток.
6.16. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором
сгорание топлива и преобразование теплоты в механическую
работу происходит внутри цилиндра, т. е. в самом
двигателе, был создан во второй половине XIX в.
Предшественником двигателя внутреннего сгорания
(ДВС) был пороховой двигатель. Дени Папен и Христиан
Гюйгенс в XVII в. создали простейший пороховой
двигатель. На дно цилиндра насыпали немного пороха,
который поджигали фитилем. При сгорании пороха
выделялись горючие газы повышенного давления, поршень
поднимался вверх, и при охлаждении холодной водой цилиндра
поршень опускался вниз, тянул трос и совершал работу.
Такой двигатель был очень несовершенен, и полезная
работа от него была незначительной.
Французский инженер Филипп Лебон в 1790 г. получил
светильный газ посредством сухой перегонки древесины.
В 1801 г. он предложил проект газового двигателя
внутреннего сгорания.
141

Первый практически пригодный газовый ДВС был
сконструирован в I860 jr. французским изобретателем Этьенном
Ленуаром (1822-1900). По этому поводу он писал: «Мое
изобретение заключается в том, чтобы применять светильный
газ в смеси с атмосферным воздухом, зажигая его
электричеством, и получитЬ, таким образом, движущую силу через
нагревание и значительное расширение газовой смеси».
Двигатель Ленуара был двигателем непосредственного действия.
В нем смесь светильного газа и воздуха засасывалась в
цилиндр движением поршня. Когда поршень достигал
половины хода, впускной' клапан закрывался, смесь зажигалась с
помощью электрической искры и происходило сгорание
топлива. Давление газов двигало поршень дальше. При
достижении поршнем верхней точки в цилиндре открывался
выпускной клапан, ч^рез который отработанные газы
выходили наружу при обратном ходе поршня. Зажигание смеси
производилось искрой от электрического прибора с
батареей. Давление газа в момент сжигания достигало 5 атм.
В основном двигатель работал так же, как и паровая
машина: движение поршня передавалось через кривошип-
но-шатунный механизм на вал двигателя с маховым
колесом. Одновременно вал через эксцентрик приводил в
движение золотник, (регулирующий поступление топлива в
цилиндр с помощью впускного и выпускного клапанов.
Двигатель Ленуара имел мощность около 12 л. с. (8,8 кВт)
и обладал рядом недостатков: 1) малым КПД (4,65 %);
2) потребностью в больших объемах газа (3 м3/1 л. с);
3) необходимостью постоянной смазки (смазчик должен был
все время заполнять масленки смазочным маслом). Однако
двигатель получил распространение в малых установках во
Франции, поскольку был сравнительно прост, легок и не
требовал громоздкого котла. Построили свыше трехсот таких
двигателей, один и|з которых был установлен в 1863 г. в
магазине Шопена в Петербурге, он приводил во вращение станок.
Для совершенствования двигателя Ленуара русский
инженер П. Д. Кузьминский (1840-1900) предложил в 1862 г.
поднять КПД путем предварительного сжатия воздуха
перед сжиганием газа в цилиндре двигателя. Французский
инженер Бо де Рош разработал способ сжатия воздуха при
работе в цилиндре в четыре такта (всасывание, сжатие,
рабочий ход, вых|лоп). Немецкий конструктор Н. Отто
совместно с инженером Э. Лангеком в 1878 г. построил
первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания мощ-
142

ностью 4 л. с. при КПД 14 %. Возле Кёльна, в местечке
Дейтц, был организован завод газовых двигателей,
названный «Отто-Дейтц». Сначала завод выпускал маломощные
двигатели, затем двигатели мощностью 10 л. с. и
двухцилиндровые двигатели мощностью 50 л. с. За 20 лет было построено
42 тысячи двигателей, которые в основном применялись в
динамо-машинах и обслуживали городские
электростанции. В 1896 г. в Германии был построен вагон с газовым
двигателем, который курсировал по Дрезденской городской
железной дороге. Двигатели располагались под сиденьем в
середине вагона и питались от баллонов с газом, сжатым до 6
атм. Газовый транспорт постепенно совершенствовался, но
затем был вытеснен электрическим трамваем, а двигатели
внутреннего сгорания стали переводиться на жидкое топливо.
Русский ученый Е. А. Яковлев использовал
керосиновый двигатель. Русский изобретатель И. С. Костич (1851-
1916) в 1884 г. сконструировал бензиновый двигатель
мощностью 80 л. с, который в настоящее время находится в
Доме авиации в Москве. В середине 80-х гг. XIX в.
немецкий изобретатель Г. Даймлер (1834-1900) и в 1872 г.
К. Бенц (1844-1929) создали двигатели внутреннего
сгорания, работающие на бензине, которые они применяли
на безрельсовом транспорте.
ДВС, работающие по циклу Отто, относятся к
двигателям с внешним смесеобразованием горючей смеси с помо-
Впуск Сжатие Расширение Выпуск
(рабочий ход)
Рис. 6.23. Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя:
/ — поршень; 2 — цилиндр; 3 — впускной трубопровод; 4 — впускной
клапан; 5 — свеча зажигания; 6 — выпускной клапан; 7 — выпускной
трубопровод; 8 — шатун; 9 — коленчатый вал
143

щью карбюратора (рис. 6.23). Эта смесь сжимается до
давления в несколько атмосфер, нагреваясь до 400 °С, и
затем воспламеняется электрической искрой и сгорает. В
результате давление продуктов сгорания повышается до
50 атм, а температура — до 2000 °С. Карбюраторные
многоцилиндровые (4-8 цилиндров) ДВС применяются в
основном в легковых автомобилях и авиации.
А. Г. Уфимов ([1880-1936) разработал двух- и
шестицилиндровый (1910 г.) карбюраторные двигатели для самолетов.
Немецкий ицженер Рудольф Дизель (1858-1913)
работал над повышением эффективности ДВС. В 1893 г. он
предложил, а в 1897 г. создал новый тип двигателя с
самовоспламенением топлива в сжатом воздухе (при
внутреннем смесеобразовании). Двигатель Дизеля (дизель)
оказался наиболее {экономичным, имел КПД 34 % (КПД
карбюраторных двигателей обычно 25-30 %).
Рабочий цикл дизеля (рис. 6.24) также состоит из
четырех тактов: всасывание, сжатие (воздух, сжатый до 35 атм,
нагревается до 1700 °С, что достаточно для воспламенения
топлива), рабоч|ий ход (форсункой впрыскивается
распыленное жидкое |топливо, которое сгорает, поднимая
температуру продуктов сгорания до 1900 °С и давление до 80 атм)
и выхлоп.
Одним из первых начал строить двигатель Дизеля
машиностроительный завод в Петербурге, принадлежавший круп-
б) в)
5 6 5 6
D0D^7/ I // з
г)
Ж Жк Мк Щк
Д»:*»*
Впуск
Сжатие
Расширение
(рабочий ход)
Выпуск
Рис. 6.24. Рабочий цикл четырехтактного дизеля:
1 — топливный насос; 2 — поршень; 3 — форсунка; 4 — воздухоочиститель;
5 — впускной клапан; 6 — выпускной клапан; 7 — цилиндр
144

нейшему российскому нефтепромышленнику Эммануилу
Нобелю. В качестве топлива применяли нефть и мазут.
Каждый вид двигателей внутреннего сгорания имеет как
преимущества, так и недостатки, и свои области
применения. Карбюраторный двигатель как более легкий получил
распространение в авиации и на транспорте. Дизельный
двигатель стал применяться в качестве автомобильного,
судового, тракторного двигателя и на дизельных
электростанциях.
Технические параметры ДВС сыграли решающую роль в
развитии многих отраслей промышленности. Например,
физический вес единицы мощности ДВС, от которого
зависит полезный эффект машин, намного меньше, чем у
парового двигателя. Кроме того, повышение единичной
мощности парового двигателя вело к увеличению его массы. В то
же время у паровых транспортных средств этот параметр
составлял 250-300 кг на одну лошадиную силу мощности.
Снижение веса паровых машин приводит к падению их
мощности. При этом если наземный паровой транспорт был
технически возможен, но малоэффективен, то воздушный
транспорт с паровыми двигателями просто невозможен. Только
уменьшение предельного веса единицы мощности
двигателя до 8,3 кг/л. с. позволяло создать летательные аппараты,
способные преодолеть земное притяжение и взлететь.
С изобретением ДВС была решена проблема создания
самолетов. На самолете А. Ф. Можайского было
установлено два паровых двигателя общей мощностью в 30 л. с. при
удельной мощности общей двигательной установки 8 кг/л. с.
Это позволило его самолету лишь оторваться от земли, но
не лететь. Благодаря изобретению ДВС, поставленного на
самолет братьев Райт, началась эпоха авиации. Вскоре же
(в 1903 г.) был создан бензиновый мотор мощностью 52 л.
с. с удельным весом 2,5 кг/л. с. В 1909 г. — ДВС
мощностью 80 л. с. с удельным весом 1,5 кг/л. с.
Изобретение и производство двигателей внутреннего
сгорания послужили основой второй в истории
промышленной революции.
6.17. ИЗОБРЕТЕНИЕ ТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
По сравнению с паровой машиной турбина является
более совершенным двигателем. В ней нет кривошипно-ша-
тунного механизма. С помощью турбин можно получить
145

значительные мощности и скорости вращения рабочего
колеса, применяя пар высокого давления (300 атм) и
обеспечивая температуру перегрева 650 °С. Поэтому в конце
XIX в. паровая турбина становиться основным
двигателем на электростанциях и других мощных установках.
Примитивную паровую турбину сконструировал в I в. до
н. э. Герон Александрийский. Это устройство состояло из
котла, пар из которого через пустотелую ось (трубку)
проходил внутрь полого шара (рис. 6.25). Выходя из шара
через две боковые трубки с загнутыми концами, паровые струи
вращали шар за счет возникновения реактивной силы.
В 1629 г. итальянский архитектор Джованни Бранка
описал прибор, подобный турбине, предназначенный для
получения порошка. В нем струя пара из котла через
неподвижную трубку направлялась на лопатки колеса,
заставляя его быстро вращаться. С помощью зубчатых
колес движение передавалось на барабан, который
попеременно зацеплял шпильками то первую, то вторую ступку,
которые, падая, производили процесс дробления какого-
либо вещества.
В 1806 г. русский изобретатель, горный техник Салапр-
ского рудника Колывано-Воскресенских заводов на Алтае
Поликарп Михайлович Залесов (1773-1835) разработал
проект турбины для привода водоподъемника и
пожарного насоса.
Конструирование, постройка и обслуживание турбины
представляют более сложную задачу, чем в случае с
паровой машиной. Необходимо изготовить отдельные части
турбины, провести центрирование вращающихся частей,
применить износостойкие
высокопрочные материалы, которые
способны выдержать высокие
температуры и большие
динамические нагрузки. Поэтому
внедрение паровых турбин в
практику происходило медленно,
хотя принцип действия
турбины прост и схож с работой
ветряного колеса.
Большую значимость в
турбостроении имели работы
шведского инженера и изобретателя
Карла Лаваля (1845-1913), ко-
Рис. 6.25. Горонов шар торый в 1878 г. сконструировал
146

/
Рис. 6.26. Рабочее колесо
турбины Лаваля с четырьмя
соплами
центробежный сепаратор
непрерывного действия для молока. Для
сообщения большей скорости
сепаратору он построил в 1889 г.
паровую турбину активного типа
мощностью 5 л. с. с частотой вращения
30 тысяч об/мин.
Лаваль впервые применил
расширяющиеся сопла, гибкий вал, диск
равного сопротивления,
позволяющий достигать очень высоких
окружных скоростей — порядка 420 м/с.
Он разработал теорию сопла.
Лаваль продолжал работать над совершенствованием
турбины и через десять лет построил турбину мощностью
500 л. с, совершающую 10 тысяч об/мин.
Лавалем была изготовлена простейшая
одноступенчатая турбина (рис. 6.26), состоящая из одного диска
небольшого диаметра с одним рядом рабочих лопаток,
насаженных на обод. Диск с рабочими лопатками помещался
в кожухе, по окружности которого размещены
расширяющиеся сопла, где происходит преобразование
потенциальной энергии пара в кинетическую. Одноступенчатая
турбина проста по устройству и надежна в работе. Она
используется для приведения в движение малых машин, но
требующих большой
скорости вращения, а также
для привода
вспомогательных механизмов,
экономичность которых не
имеет существенного
значения.
Дальнейшее развитие
активная паровая
турбина получила
благодаря работам
французского инженера Огюста Рато
(рис. 6.27), швейцарского
инженера Целли (мно-гос-
тупенчатая турбина со
ступенями давления) и
американского
инженера Чарлза Кертиса
(турбина со ступенями
скоростей).
Рис. 6.27. Схема активной турбины Рато
с тремя рабочими колесами
147

Американским инженером Чарлзом Пирсоном была
построена многоступенчатая турбина реактивного типа,
позволяющая увеличить скорость пара за счет сужения
расстояния между лопатками, что создавало дополнительную
силу реакции. Турбина Пирсона являлась «смешанной
турбиной».
Постепенно паровая турбина становится основным
двигателем на электростанциях и кораблях. Мощность
паровых турбин в одном агрегате достигала 1200 МВт.
В конце XIX в. были созданы газовые турбины, близкие
по конструктивному выполнению к паровой турбине,
применяющиеся в авиации в качестве привода компрессора
турбореактивного двигателя и в жидкостных реактивных
двигателях. Особенно перспективно происходило развитие
газотурбинных установок. У них удельный расход
теплоты снижен на 4,7 % по сравнению с паротурбинными
установками.
Потребность в машинах породила повышение
требований к металлургии, которая перешла на применение
минерального топлива, использование паровых машин и
горячего дутья. Изобретение пудингования подняло
производительность передельного процесса (получение стали из
чугуна). Одновременно велась работа по получению
тигельной стали и внедрению способов получения стали в
больших объемах.
Развитие металлургии, рост числа паровых машин и
создание парового транспорта коренным образом изменили
состояние горного промысла, который в этот период
должен был обеспечивать растущее промышленное
производство каменным углем и железной рудой.
Контрольные вопросы
1. Перечислите и охарактеризуйте этапы промышленной революции
XIX в.
2. Когда и кем были созданы первые паровые машины?
3. Когда и кем были разработаны теоретические основы тепловых
двигателей?
4. Когда и кем были созданы первые паровозы?
5. Кто построил первые паровозы в России и когда?
6. Когда и где началось строительство первых железных дорог?
7. Между какими географическими пунктами пролегла первая
железная дорога в России?
8. Как развивался парусный флот?
148

9. Кем и когда были созданы первые пароходы?
10. Перечислите сферы применения паровых машин на флоте России.
11. В каких отраслях промышленности кроме транспорта
применялись паровые машины?
12. Что послужило толчком к зарождению машиностроения?
13. Когда появились машины в сельском хозяйстве и какие это были
машины?
14. Как создавались машины в горнодобывающей промышленности и
что это были за машины?
15. Как зародилась наука о машинах?
16. В каком направлении шел поиск концепции новых
машин-двигателей?
17. Какова история создания двигателя внутреннего сгорания?
18. Когда и кем были созданы первые турбины?
19. Какие новые технологии в области металлургии были изобретены
в XIX в.?
Г л а в а 7
МАШИНЫ НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
(70-е гг. XIX в. — 30-е гг. XX в.)
К началу XIX в. процесс широкого развития монополий
охватил тяжелую индустрию, железнодорожный и водный
транспорт, банки, внутреннюю и внешнюю торговлю,
многие отрасли легкой промышленности и начал проникать в
сельское хозяйство.
Тогда же в промышленности был осуществлен переход
от центрального парового двигателя к электрическому,
сначала групповому, а затем индивидуальному.
Открытие и применение электричества в XIX в. были
важными этапами в развитии техники. Создание
электродвигателя, гальванического элемента и аккумулятора,
внедрение электрического освещения, сооружение
электрических станций, электрическая связь, радио, телевидение,
первые счетные машины — вот основные достижения
второй промышленной революции XIX — начала XX в.
Решающими элементами этой революции были коренное
изменение энергетической основы производства, а также
переход к стадии его автоматизации, создание новых отраслей
народного хозяйства на научной основе, превращение
науки в особую отрасль труда и производительную силу
общества. Основоположниками наук электротехнического
цикла были А. Вольта, А. Ампер, X. Эрстед, М. Фарадей,
Г. Ом, Г. Кирхгольф, Г. Гельмгольц, В. Томсон, М. О. До-
ливо-Добровольский и др.
149

7.1. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
И МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
Первые результаты экспериментальных исследований
электрических и магнитных явлений описал в 1600 г.
придворный английский врач королевы Елизаветы Уильям
Гильберт (1544-1603) в своем сочинении «О магните,
магнитных телах и большом магните Земля».
На основе наблюдений и опытов Гильберт сделал
следующие выводы:
• электрические свойства возбуждаются трением, а
магнитные присущи телам по природе.
Еще древние греки установили, что янтарь, потертый шерстью
или сукном, притягивает к себе легкие предметы, пушинки,
волоски и т.д.;
• одноименные полюса магнитов отталкиваются, а
разноименные притягиваются, электрические же заряды
только притягиваются (электрических отталкиваний Гильберт
не знал);
• электрические притяжения слабее магнитных, но зато
универсальны;
• электрическую силу можно уничтожить влажностью,
а магнитную нет.
Для изучения электрических явлений Гильберт
сконструировал электрофор под названием «Версор».
В 1660 г. немецкий физик Генрих Отто (1602-1686)
построил одну из первых электростатических машин (рис. 7.1, а)
в виде серного шара, который вращался на железной оси
и электризовался трением об руки. Он установил, что
наэлектризованные тела отталкиваются и электризация тел
может распространяться по проводникам.
В 1729 г. английский физик Грей Стефан (1666-1736)
открыл явление электропроводности, установив, что
электризация тел передается по медной проволоке, но не
передается по шелковой нити. Он первый разделил все тела на
проводники и непроводники, подтвердил существование
явления электростатической индукции и показал, что
электрический разряд распространяется по поверхности тел.
В 1732 г. французский ученый Шарль Дифе (1698-1739)
открыл два вида электричества, «стеклянное» (стекло,
хрусталь, шерсть и т. д.) и «смоляное» (янтарь, шелк, бумага
и т. д.), и установил закон взаимодействия зарядов
(одноименные заряды отталкиваются, а разноименные
притягиваются), первым наэлектризовал тело человека.
150

г)
(ТШ
С-»- + -t- -t-3 C+ + •+•+)
]EE
Рис. 7.1. Первые приборы и устройства для исследования электрических и
магнитных явлений: а — первая электростатическая машина Отто; б — первая
электрическая стеклянная машина трения; в — первый конденсатор —
лейденская банка; г — схема заряжения электрофора; д — электрофорная
машина А. Вольты; е — схема соединения нерва и мускула лягушки
в опытах Гальвани
В 1752 г. русские ученые М. В. Ломоносов (1711-1765) и
В. Г. Рихман (1711-1753) раскрыли электрическую природу
молнии, разработали методы изучения гроз и построили ряд
интересных приборов. В 1753 г. Б. Франклин впервые создал
громоотвод.
151

В 1706 г. английский физик Ф. Гауксби построил первую
электрическую стеклянную машину трения (рис. 7.1, б),
имевшую специальный вращающийся стеклянный диск,
который натирался специальными подушечками, и
конденсаторы для накопления электрического заряда.
В 1745 г. голландский физик Питер ван Мушенбрук
(1692-1761) в Лейдене независимо от немецкого ученого
Клейста изобрел первый конденсатор — лейденскую банку
(рис. 7.1, в). О своем открытии Мушенбрук писал: «Хочу
сообщить вам новый и странный опыт, который советую
никак не повторять. Я <...> подвесил на двух шнурках из
голубого шелка железный ствол, получивший
электричество от стеклянного шара, который приводился в быстрое
вращение и натирался прикосновением рук. На другом
конце свободно висела медная проволока, конец которой
был погружен в круглый стеклянный сосуд, отчасти
наполненный водой, который я держал в правой руке, другой же
рукой я пробовал извлечь искры из железного ствола.
Вдруг моя правая рука была поражена с такой силой,
что все тело содрогнулось, как от удара молнии. Сосуд,
хотя из тонкого стекла, обыкновенным этим сотрясением
не разбивается, но руки и все тело поражаются столь
страшным образом, что я сказать не могу, одним словом, я
подумал, что мне пришел конец».
В 1757 г. профессор физики Петербургской Академии
наук Франц Эпинус (1724-1802) открыл явление
электростатической индукции, высказал идею электрофора —
электропереноса. На рис. 7.1, г показана схема распределения
электрических зарядов при заряжении металлического
диска электрофора.
В 1775 г. итальянский ученый Алессандро Вольта
(1745-1827) на основе явления электрофора
сконструировал электрофорную машину (рис. 7.1, д). На этом же
принципе в 1931 г. американский физик Ван-де-Грааф (1901-
1967) построил электростатический высоковольтный
генератор.
Воздействие электрического разряда на организм
человека привело итальянского врача Луиджи Гальвани (1737-
1798) в 1780 г. к открытию «животного электричества».
Опытным путем Гальвани выяснил, что при соединении
нерва и мускула лягушки двойной проволокой ее лапки
содрогаются (рис. 7.1, е). Этим было положено начало
новому научному направлению — электрофизиологии.
152

7.2. СОЗДАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
И АККУМУЛЯТОРА
В конце 1799 г. А. Вольта изготовил гальванический
элемент, который состоял из двадцати пар медных и
цинковых кружков, разделенных суконными кружочками,
смоченными соленой водой (рис. 7.2, а). Открытие
гальванического элемента позволило создать источник постоянного
тока и приступить к изучению действий электрического тока.
В 1802 г. русский физик Василий Владимирович
Петров (1761-1834) сконструировал большую гальваническую
батарею с электродвижущей силой около 1700 Вт. С
помощью этого мощного источника тока удалось получить
электрическую дугу, исследовать различные воздействия тока
на проводник, явления электролиза, электропроводность
различных веществ, произвести электрический разряд
в вакууме.
При проведении опытов В. В. Петров обратил внимание
на необходимость изоляции проводов. Им были
разработаны оригинальные конструкции электростатических
машин и приборов.
Простейший элемент Вольты (рис. 7.2, б) состоял из
медного и цинкового электродов, погруженных в
10-20-процентный раствор серной кислоты, налитой в сосуд. С
течением времени элемент поляризуется, т. е. его
электродвижущая сила (ЭДС) уменьшается за счет выделения
газообразного кислорода на медной пластинке. Более
совершенным является элемент Грене (рис. 7.2, в), имеющий
форму бутылки с крышкой, в которой закрепляются две
пластинки из угля, между ними размещается цинковая
пластинка, которую можно поднимать или опускать во
время опытов в раствор жидкости, состоящей из 12 равных
частей двухромного калия К2СГ2О7, 25 частей серной
кислоты H2S04 и 100 частей воды Н20. Вещество К2СГ2О7 —
деполяризатор, разрушающий водородную оболочку
вокруг электрода, ЭДС элемента — 1,5 В.
В 1836 г. академик Б. С. Якоби (1801-1874) в России и
одновременно английский химик Джон Даниэль (1790-
1845) создали медно-цинковый элемент, создающий
постоянную ЭДС (рис. 7.2, г). Ток возникает за счет разности
потенциалов между цинковой и медной пластинами. ЭДС
элемента равна 1,45 В.
В 1839 г. немецкий физик Роберт Бунзен (1811-1899)
заменил медную пластину угольным цилиндриком, погру-
153

Рис. 7.2. Схемы гальванических элементов и аккумуляторов: а —
гальванический элемент Вольты; б — простейший элемент
Вольты; в — элемент Грене; г — медно-цинковый элемент Д.
Даниэля; д — угольный гальванический элемент Ж. Лекланше; е —
«сухой» элемент П. Р. Багратиона; ж — кислотный аккумулятор
Г. Планте; з — щелочной аккумулятор Т. Эдисона
154

женным в азотную кислоту, а в 1865 г. французский
химик Ж. Лекланше создал угольный гальванический
элемент (рис. 7.2, д), получивший широкое применение.
В этом элементе цилиндрическая цинковая пластинка и
угольный стержень погружаются в раствор нашатыря
NH4C1 и двуокиси марганца MnOg в качестве
катализатора, ЭДС элемента равна 1,45 В.
В 1844 г. русский ученый П. Р. Багратион (1818-1876),
племянник генерала П. И. Багратиона, предложил «сухой»
элемент (рис. 7.2, е), который был разработан на базе
элемента Лекланше. В состав этого элемента входят
растворы солей и кислот, но они впитаны пористыми
веществами, например: древесными опилками, глиной. Так,
батарейка карманного фонарика состоит из трех соединенных
друг с другом «сухих» элементов Лекланше, каждый из
которых состоит из цилиндрической цинковой баночки и
угольного стержня, погруженного в раствор нашатырного
спирта, приготовленного на крахмальной основе. Чтобы
нашатырь не испарялся, цилиндр сверху закрывают
прокладкой и заливают мастикой. Элемент работает до тех
пор, пока не израсходуется весь раствор или весь цинк.
Гальванические элементы предназначены для разового
применения. Наиболее перспективны электрические
аккумуляторы, которые основаны на обратимых
электрических процессах. Они являются энергетическими
источниками на кораблях, в автомобилях, мотоциклах, на
экскаваторах, тракторах, в самолетах, автобусах,
видеоустановках, телефонных установках, применяются для
освещения поездов и др. Аккумуляторы надежны в работе,
просты в эксплуатации, постоянно готовы к действию.
Явление поляризации, которое вредит гальваническим
элементам, нашло свое применение в аккумуляторах. Идея
применения поляризации для вторичных процессов
принадлежит Б. С. Якоби. Практически пригодные кислотные
аккумуляторы были созданы французским физиком Гастоном
Планте (1834-1889) в 1860 г. (рис. 7.2, ж), а щелочные
аккумуляторы — американским изобретателем Томасом
Алва Эдисоном (1847-1931) в 1900 г. (рис. 7.2, з).
В последнее время широкое применение получили
серебряно-цинковые аккумуляторы, в которых электроды
из цинка (-) и окиси серебра (+) разделены слоем
целлофана и плотно упакованы в сосуде из пластмассы со
щелочным электролитом. Плотные упаковки электродов и
малый объем свободного электролита позволяют использо-
155

вать эти аккумуляторы для электропитания
искусственных спутников Земли, переносных телевизионных камер,
портативных аппаратов для точечной сварки и др.
7.3. ПЕРВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ
Изучение электрических и магнитных явлений привело
к разработке учения об электромагнетизме. Английский
химик Гемфри Дэви (1778-1829) установил, что
электрическая дуга отклоняется под действием магнита.
В 1820 г. датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-
1851) выявил действие электрического тока на магнитную
стрелку.
Французский ученый Доминик-Франсуа Араго (1786-
1853), обнаружив намагничивание железных опилок вблизи
проводника с током, сконструировал электромагнит. Для
этого он обмотал медной проволокой стеклянную трубку,
в которую вдвинул железный стержень. Как только по
проводнику пропускали ток, стержень сильно
намагничивался, и к нему притягивались железные ключи. При
выключении тока ключи падали на стол.
Французский математик и физик Андре-Мари Ампер
(1775-1836) подробно изучил магнитное поле тока.
Результаты своих исследований он обобщил в работе «Теория
электродинамических явлений, выведенная
исключительно из опыта», изданной им в 1826 г. Он впервые ввел
термины «сила тока», «напряжение», «кинематика», а
также высказал идею создания амперметра,
электромагнитного телеграфа, а в 1829 г. изобрел коммутатор
(переключатель).
Первыми электромагнитными приборами были
гальванометры. Гальванометр немецкого физика Иоганна
Кристиана Поггендорфа (1796-1877) состоял из проволочной
катушки, внутри которой помещалась магнитная
стрелка, для количественных отсчетов служила шкала. В
дальнейшем он изобрел гальванометр с зеркальной шкалой.
В 1825 г. итальянский физик Леонардо Нобили (1784-
1835) изобрел высокочувствительный гальванометр,
применив астатическую систему из двух магнитных стрелок с
противоположно направленными полюсами.
Немецкий физик Иоганн Швейгер (1779-1867) изобрел
электрометр (1808), пружинный гальванометр и
электромагнитный мультипликатор (1820).
156

7.4. СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
И ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА
Английский физик Майкл Фарад ей (1791-1867) открыл
в 1831 г. явление электромагнитной индукции —
возникновение электрического тока в проводнике при изменении
магнитного потока, проходящего через контур
проводника. Он показал, что все виды электричества (трения,
животное, гальваническое, термоэлектричество, магнитное)
имеют одну и ту же природу и различаются только
количеством и интенсивностью. Для определения «количества
электричества» Фарадей много занимался изучением
электролиза и установил основные законы, носящие его имя.
В 1831 г. Фарадей создал униполярный двигатель
(рис. 7.3, а). В сосуд с ртутью, заряженный положительно,
он поместил конец проводника, заряженного
отрицательно. К дну сосуда был прикреплен на проволочке тонкий
длинный магнит, сохранявший вертикальное положение,
поскольку удельный вес ртути почти вдвое больше, чем
железа. При пропускании тока по проводнику
незакрепленный магнит вращался вокруг него. При закреплении
же магнита проводник вращался вокруг него.
Фарадей создал один из первых прототипов генератора
электрического тока. Он поместил между полюсами
сильного магнита медный диск, который можно было вращать
от руки. При вращении диска в нем возникал
электрический ток, шедший от центра к переферии. С помощью
металлических проводников, скользящих по диску, в центре
и по окружности, ток отводили во внешнюю цепь.
Первый генератор электрического тока, основанный на
явлении электромагнитной индукции, был
сконструирован французским изобретателем Ипполитом Пикси (1802-
1835) в 1832 г. Это была магнитоэлектрическая машина,
состоящая из двух проволочных катушек, надетых на
железные сердечники, которые были обращены к полюсам
большого постоянного магнита. Постоянный магнит
можно было вращать от руки. При этом в неподвижных
обмотках возникал переменный ток. Поскольку в те времена
постоянный ток был изучен лучше, то Пикси снабдил свой
генератор коммутатором Ампера, позволяющим получать
во внешней цепи ток одного направления.
В 1824 г. английский физик и математик Питер Барлоу
(1776-1862) сконструировал модель электрического
мотора (колесо Барлоу, рис. 7.3, б). Звездоподобное колесо по-
157

Рис. 7.3. Первые
электродвигатели: а —
униполярный Фарадея; б — колесо
Барлоу; в — Пачинотти;
г — Якоби; д — Грамма;
е — Эдисона; ж — Гефне-
ра-Альтенека; з —
трехфазный Доливо-Добро-
вольского
158

мещалось между полюсами магнита. К колесу подводили
положительно заряженный конец провода, а к жидкости,
в которую оно опускалось, — отрицательный. При
пропускании тока колесо вращалось.
В 1834 г. один из первых электрических двигателей был
создан русским физиком Б. С. Якоби в Петербурге.
Действие двигателя Якоби основывалось на взаимном
притяжении разноименных магнитных полюсов (рис. 7.3, г).
Подвижная группа электромагнитов 1 питалась током
непосредственно от гальванической батареи, причем
направление тока в этих электромагнитах оставалось
неизменным. Подвижная группа электромагнитов 2 была
подключена к батарее через коммутатор 3, с помощью которого
направление тока в каждом электромагните изменялось
восемь раз за один оборот диска 4. При этом полярность
электромагнитов соответственно менялась, и каждый из
подвижных электромагнитов поперечно притягивался и
отталкивался соответствующим неподвижным
электромагнитом, а вал 4 двигателя начинал вращаться. Мощность
двигателя составляла всего 15 Вт, поэтому Якоби стал
совершенствовать его конструкцию в целях повышения
мощности машины. Электродвигатель Якоби мощностью
порядка 7 л. с. был установлен на шлюпку и соединен с
гребным валом. Лодка могла плавать по Неве на расстояние
до 40 км. Но двигатель Якоби не получил
распространения, потому что питание от гальванических батарей было
невыгодным, поскольку они были в 10 раз дороже
паровых машин, занимали много места, имели большой вес,
быстро разряжались.
Русский физик Эмилий Христианович Ленц (1804-1865)
в 1836 г. открыл обратимость электрических машин. Это
позволило перейти к созданию машин, которые могли
работать как генераторы и электродвигатели.
Применение постоянных магнитов ограничивало
возможность увеличения мощности генератора, поэтому при
дальнейшем совершенствовании электрических машин
постоянные магниты были заменены на электромагниты.
В 1863 г. английский техник Генри Уальд создал
машину, состоящую из П-образного электромагнита, обмотка
которого питалась током от самостоятельного небольшого
магнитоэлектрического генератора, помещавшегося
наверху динамомашины. Между полюсами электромагнита
вращался вал с обмоткой, в которой индуцировался ток,
выпрямляемый с помощью коммутатора.
159

Немецкий физик, электромеханик и предприниматель Эрнст
Вернер Сименс (1816-1892) в 1867 г. разработал
электрогенератор с самовозбуждением, в котором ток для питания
собственных электромагнитов машина вырабатывала сама. Для
этой цели Сименс использовал явление остаточного
магнетизма. Когда якорь машины начинали вращать, то благодаря
остаточному магнетизму в обмотке возникал небольшой ток,
который направлялся в электромагниты, намагничивая их.
Ток в якоре возрастает и еще больше увеличивает магнитное
поле электромагнитов. Такие электрические машины
называются самовозбуждающимися.
Дальнейшее развитие электрической машины связано с
изобретением кольцевого якоря.
Итальянский физик и изобретатель Антонио Пачинот-
ти (1841-1912) в 1859 г. построил электродвигатель с
кольцевым зубчатым якорем, а в 1860 г. — двигатель
постоянного тока с коллектором, указал на возможность его
преобразования в динамомашину постоянного тока. В
двигателе Пачинотти обмотки якоря помещались между
зубцами стального кольца и включались последовательно с
обмоткой электромагнитов (рис. 7.3, в). При пропускании
тока якорь вращался.
Французский изобретатель Зеноб Грамм (1829-1901) в
1876 г. создал генератор, который использовал принцип
самовозбуждения, и усовершенствовал кольцевой якорь,
позволяющий устранить пульсацию тока (рис. 7.3, д).
Американский изобретатель Томас Альва Эдисон
находит хороший способ уменьшить нагрев машины. С этой
целью якорь набирается из большого числа дисков из
листовой стали, изолированных друг от друга и от вала.
Эдисон предложил свою схему обмоток, разработал
конструкцию коллектора, в котором было устранено искрение и
значительно уменьшен износ пластин (рис. 7.3, е).
Немецкий электротехник Фридрих фон Гефнер-Альте-
нек (1845-1904) изобрел в 1872 г. барабанный якорь
электрической машины постоянного тока (рис. 7.3, ж).
Постепенно электродвигатели постоянного тока стали
применять для разнообразных рабочих машин, станков и
механизмов.
Так произошел окончательный переход от группового
привода к индивидуальному. У отдельного электропривода
большие преимущества:
• станки с электродвигателем можно установить в
любом месте;
160

• электроэнергия подводится с помощью проводов;
• в зависимости от потребностей можно применять
электродвигатели разной мощности.
Постепенно электродвигатель сросся с машиной и стал
неотъемлемой ее частью.
7.5. ПЕРВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Наряду с рассмотренными выше достижениями были
разработаны электрические установки одно- и
двухфазного переменного тока. Однако большое значение в
электроэнергетике приобрел трехфазный ток благодаря
исследованиям русского физика и электротехника Михаила
Осиповича Доливо-Добровольского (1861/62-1919), который
с 1902 г. был директором электротехнической фирмы
в Германии. Он предложил систему из трех однофазных
токов, сдвинутых по фазе на 120° (трехфазный ток), и
построил первый генератор трехфазного тока с вращающимся
магнитным полем (1888 г.), сконструировал двигатель
трехфазного тока с ротором из литого железа (рис. 7.3, з),
асинхронный короткозамкнутый двигатель, разработал
схемы включения генераторов и двигателей «звездой»,
«треугольником» и т. д.
Электрический двигатель по сравнению с другими
получил широкое применение за счет его универсальности,
наличия индивидуального привода, экологической
чистоты и возможности изготовления двигателей разной
мощности. Причем сегодня применяются как двигатели
постоянного тока (трамваи, поезда и др.), так и асинхронные
двигатели переменного тока (станки, насосы и др.).
Для приведения в действие электродвигателей возникла
необходимость строить крупные электростанции у
источников сырья и передавать электроэнергию потребителям
с помощью линии передач. Целесообразность и
возможность передачи энергии при высоком напряжении и
малом токе доказали в 1880 г. независимо друг от друга
французский инженер Марсель Депре (1843-1918) и русский
электротехник Дмитрий Александрович Лачинов (1842-
1902), который опубликовал об этом статью в журнале
«Электричество».
В 1882 г. Депре построил линию электропередачи
постоянного тока по проводам протяженностью 57 км между
Мюнхеном и Мисбахом. КПД установки был около 20 % ввиду
161

большого сопротивления электрической цепи (1856,7 Ом)
и сравнительно невысокого электрического напряжения в
линии электропередачи. С помощью небольшого водопада
вырабатывали электрический ток и передавали его (по
железным проводам телеграфной линии) в Мюнхен к
электродвигателю, который приводил в действие насос,
накачивающий воду в бак для искусственного водопада. С
искусственной скалы падал поток воды, кругом все ярко
освещалось, и люди подолгу любовались красивым зрелищем.
По четвертой линии электропередачи Депре (Париж—
Крейль) передавалась мощность до 52 л. с. на расстояние
56 км с КПД 44,8 % за счет применения проводов из
кремнистой бронзы (сопротивление 165 Ом) и значительного
повышения напряжения (до 6000 В).
В 1891 г. Доливо-Добровольский на
электротехнической выставке во Франкфуте-на-Майне демонстрировал
работу трехфазного асинхронного двигателя мощностью
в 100 л. с. Электрический ток двигатель получал по
проводам от трехфазного генератора переменного тока,
установленного на небольшой гидроэлектростанции в городе
Лауфен, который находился на расстоянии 175 км от
выставки. Между Лауфеном и Франкфуртом-на-Майне была
сооружена трехфазная линия электропередач. Генератор
вырабатывал электрический ток напряжением 65 В. С
помощью трехфазного трансформатора это напряжение
повышалось до 8500 В, а затем в конце линии во
Франкфурте с помощью трансформатора напряжение снижалось до
100 В и подводилось к электродвигателю, который
приводил в движение водяной насос для работы фонтанов. КПД
установки составлял 75,5 %.
7.6. СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАМВАЯ
Первый электродвигатель появился на транспорте в 1876 г.
в Петербурге, когда инженер Ф. А. Пироцкий установил
электрический двигатель на одном из вагонов
Петербургской конно-железной дороги.
22 августа 1880 г. в 12 ч дня жители Петербурга могли
наблюдать, как из-за угла Болотной улицы и Дегтярного
переулка показался первый трамвай с 40 пассажирами,
двигавшийся со скоростью 10-12 км/ч (рис. 7.4, а).
В 1881 г. Пироцкий представил схему своей
электрической дороги на электротехнической выставке в Париже.
162

Трамвайное
движение началось в
России на год раньше,
чем в Германии, а
через два года
трамвай был построен
в Вене. В 1884 г. в
Англии, в городе
Брайтоне, был
построен трамвай по
системе Пироцкого.
Распространению
трамвайного
движения в России
препятствовало
Акционерное общество
конных городских желез-
ных дорог. Лишь
2 мая 1892 г.
постоянное
трамвайное движение
открылось в Киеве.
На первой линии
киевского трамвая
курсировали два
вагона (рис. 7.4, б),
вместимостью 40
человек. К 1900 г.
протяженность
линий трамвая в
Киеве составила 50 км.
К началу 1902 г.
электрический трамвай был построен в 13 городах
России, но в Петербурге и Москве владельцы конок
по-прежнему оказывали сопротивление внедрению прогрессивного
новшества.
Зимой 1895 г. в Петербурге открылось трамвайное
движение по невскому льду. Оно существовало в течение пяти
зимних сезонов. Лишь в 1907 г. открылось регулярное
движение электрического трамвая. Первая линия трамвая
длиной 2,14 км проходила от Большого проспекта
Васильевского острова до Адмиралтейства через Дворцовый мост.
В Москве движение электрического трамвая было
открыто в 1899 г.
Рис. 7.4. Первые российские трамваи: а —
конструкции Ф. А. Пироцкого; б — вагон первой
серии Киевского трамвая
163

Первые трамвайные вагоны были несовершенны и
имели всего 12 сидячих мест.
В 1897 г. инженер И. В. Романов продемонстрировал
созданную им модель первой электрической подвесной
монорельсовой дороги. В 1899 г. опытная монорельсовая дорога
была пущена в эксплуатацию в Гатчине. Вагон допускал
нагрузку 3,2 т. Испытания показали полную работоспособность
нового вида надземного электрического транспорта.
7.7. ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ
И РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Искусственные источники света позволяли человеку
продлить его активную деятельность. В древнейшие
времена наши предки разводили в пещерах костры.
Крестьянские избы освещались горящей лучиной. Затем
появились масляные лампы (лампадки), где источником света
служил горящий фитиль, пропитанный маслом из сосуда.
Сальные свечи, изготовленные из животного сала, давали
нагар, который приходилось периодически снимать
специальными щипцами. Позднее стали применять
стеариновые свечи — изобретение французского физика и химика
Жозефа-Луи Люссара (1778-1850). Для их получения
кипятили сало с погашенной известью, затем в раствор
добавляли серную кислоту, которая связывала известь, а из
оставшейся массы совместно с глицерином выделывали
свечи. Наряду со стеарином свечи изготавливали из китового
жира (спермацетовые свечи), пчелиного воска, парафина.
В середине XIX в. стали применять керосиновые лампы
(рис. 7.5, а). При газовом освещении, применяемом в
крупных городах, свет получали непосредственно от пламени газа
(рис. 7.5, б), названного светильным, который получался
сухой перегонкой каменного угля. В дальнейшем в пламя газа
стали помещать колпачек из окиси тория, который при
накаливании давал свет, приближающийся к дневному (рис. 7.5, в).
Рис. 7.5. Развитие источников освещения: а — керосиновая лампа; б —
пламя светильного газа; в — газовая горелка; г — дуга с электродами из
чистого угля; д — свеча Яблочкова; е — электрический фонарь Яблочкова
для наружного освещения; ж — лампа Лодыгина; з — одна из первых
электрических ламп Эдисона; и — трехламповая люстра Эдисона; к —
одна их первых конструкций ламп накаливания с металическим волоском
из тантала; л — различные лампы накаливания; т — устройство
люминесцентной лампы
164

б)
в)
г)
ж)
л)
Г\
Г\
к)
м)
Аргон и пары
ртути
750 Вт 300 30 1-2 0,4 Вт
, .К
Электрод
165

У истоков электрического освещения лежит открытие
электрической дуги русским академиком Василием
Владимировичем Петровым, показавшим возможность
использование ее для плавления металлов и освещения. В своей
книге «Известие о гальвано-вольтовых опытах», изданной
в 1803 г., В. В. Петров так осмысливал свое открытие:
«Если на стеклянную плиту или на скамеечку со
стеклянными ножками будут положены два или три древесных
угля, способных для произведения светоносных явлений
посредством гальвано-вольтовой жидкости, и если потом
металлическими изолированными направите л ями,
сообщенными с обоими полюсами огромной батареей
(гальванической с напряжением около 1700 В), приблизить оные
один к другому на расстояние от одной до трех линий, то
является между ними весьма яркий свет белого цвета или
пламя, от которого темный покой довольно ясно
освещенным может быть» (рис. 7.5, г). Для предотвращения
угасания дуги по мере сгорания углей были изобретены
рожки в качестве регуляторов дуги.
Надежные дуговые лампы с регуляторами создали
русские изобретатели Александр Ильич Шлаковский (1823-
1881) и Владимир Николаевич Чиколев (1845-1898).
A. И. Шлаковский сконструировал в 1856 г. дуговую
лампу с регуляторами. Этими лампами были
иллюминированы Красная и Лефортовская площади в Москве во
время коронации Александра П.
B. Н. Чиколев предложил более совершенные регуляторы
для электрической дуги на постоянном и переменном токе,
которые стали применять для освещения Охтинского
порохового завода в 1877 г., Литейного моста в 1879 г., а также
при создании мощных армейских и флотских прожекторов.
В 1875 г. Павел Николаевич Яблочков (1847-1894)
создал электродуговую лампу без регулятора и
электрическую свечу (рис. 7.5, д). Свеча Яблочкова состояла из двух
угольных стержней, расположенных параллельно друг
друга и разделенных изолирующей прослойкой (каолин, гипс,
стекло и др.): Концы стержней соединялись пластинкой.
При пропускании тока пластинка сгорала и между
концами угольных стержней появлялась электрическая дуга.
Дуга горела при неизменном расстоянии между
стержнями и без регулятора. 23 марта 1876 г. в Париже П. Н.
Яблочков получил патент на свое изобретение.
Одновременно П.Н. Яблочков усовершенствовал
конструкцию своей свечи, сделав подсвечники для четырех све-
166

чей (рис. 7.5, е). Свечами Яблочкова были освещены
выставки в Лондоне и Париже, центральные проспекты,
магазины, холлы гостиниц, военные корабли.
Однако более перспективными были лампы
накаливания, которые не требовали ежедневной замены угольных
электродов.
Изобретателем первой электрической лампы
накаливания, пригодной для освещения, является русский
электротехник Александр Николаевич Лодыгин (1847-1923).
В своей лампочке он производил накаливание тонкого
стержня из угля, укрепленного между двумя медными
стержнями, проводящими ток. Этот уголек сгорал на воздухе
через непродолжительное время. Поэтому А. Н. Лодыгин
в 1872 г. поместил угольный стержень в стеклянный
герметичный баллон, из которого не выкачивали воздух. При
этом кислород выгорал, как только уголек накалялся, и
дальнейшее его свечение происходило в инертной
атмосфере. Срок службы такой лампочки увеличивался до двух
месяцев (рис. 7.5, ж). С помощью ламп накаливания были
освещены одна из улиц Петербурга, магазины, кессоны при
построении Литейного моста через Неву. В 1872 г. А. Н.
Лодыгин подал заявку на изобретение лампы накаливания, и
в 1874 г. он получил привилегию (патент) на это
изобретение, а Петербургская Академия наук присудила ему
Ломоносовскую премию. В 1890 г. А. Н. Лодыгин заменил
угольный волосок металлической проволочкой из тугоплавкого
вольфрама с температурой плавления 3385 °С, осьмия с
температурой накала 2500 °С и др. Заводское
изготовление началось в 1906 г. Наряду с изготовлением ламп
накаливания А. Н. Лодыгин сконструировал приборы
электрического отопления, печи для плавки металла, закалочные
печи и др. А. Н. Лодыгин был основателем
электротехнического отдела Русского Технического общества и
журнала «Электричество».
Американский изобретатель Т. А. Эдисон в 1879 г.
предложил свою конструкцию лампы накаливания с угольной нитью,
которая изготавливалась из японского бамбука (рис. 7.5, з).
Кроме того, он сконструировал мощные электрические
генераторы, приводимые в движение от паровой машины, а
также разработал патрон и цоколь с винтовой нарезкой
для электролампы, предохранитель с плавкими
вставками, трехрожковые люстры с встроенными
выключателями на каждую лампу (рис. 7.5, и), воздушную линию
электропередач, различные виды розеток, вилок и др. В тече-
167

ние жизни Эдисону было выдано 1093 патента за его
изобретения. Такое количество изобретений не удалось сделать
никому.
В 1881 г. в Нью-Йорке построили первую
теплоэлектростанцию (ТЭС) мощностью 160 кВт. В 1896 г. была
введена в эксплуатацию в США Ниагарская
гидроэлектростанция (ГЭС) мощностью 37 мВт. Все это расширило
применение электроэнергии для электрического освещения,
а также для электротяги (трамваи), электропривода
(станки), электросварки.
Первая ГЭС в России была построена в 1892 г. вблизи
Зыряновского рудника на Алтае. В 1896 г. на реке Охте
инженерами В. Н. Николаевым и П. Э. Клиссоном была
возведена ГЭС мощностью 260 кВт. Станция снабжала
энергией пороховой завод. В 1916 г. в России были
введены в строй двадцать четыре ГЭС.
С 1909 г. стали применять для освещения лампы с
зигзагообразным расположением вольфрамовой нитки (рис. 7.5, к),
а с 1913 г. начали выпускать газонаполненные лампы
разной мощности (рис. 7.5, л). В 1938 г. Московский
электроламповый завод наладил производство люминесцентных
ламп (рис. 7.5, м), которые дают свет, близкий к
дневному. В технике также применяются неоновые, ртутные
лампы и др.
7.8. ИЗОБРЕТЕНИЕ ТЕЛЕГРАФА
Средства электрической связи: телефон, телеграф,
радио — позволяют передавать нужную информацию на
большие расстояния. В глубокой древности сигналы тревоги
передавались с помощью барабанных звуков, огня. Так,
во времена Цезаря (102 или 100-44 до н. э.) важные
сведения транслировались при помощи факела (рис. 7.6, а)
в виде некоторых условных сигналов. Взмах факела вверх
означал приближение врага, а движение факела вправо —
что все спокойно.
В период борьбы украинского народа против
чужеземных захватчиков в XV-XVII вв. о внезапном появлении
врага оповещали с помощью огня от соломы, которую
поджигали на верхней площадке сторожевой выпеки (рис. 7.6, б).
Заметив столб огня на соседней вышке, тотчас же
поджигали свою кучу соломы. Таким образом, от вышки к
вышке передавали сигнал о появлении неприятеля.
168

г)
Рис. 7.6. Неэлектрические способы передачи
информации с помощью: а — факелов; б — огня на
сигнальных вышках; в — почтовых карет; г —
оптического телеграфа; д — флажков
Галлы и персы применяли рупоры для передачи
известий громким голосом с поста на пост. Китайцы вели
передачу сигналов ночью с помощью света вдоль громадной
169

Китайской стены. Древние греки применяли систему
зажженных костров, передавая сигналы с одного холма на
другой. Во время татарского нашествия русские
передавали известия о нападении врага при помощи зажженных
снопов, которые помещали на длинных шестах.
Позже срочные депеши стали доставлять на курьерских
тройках или лошадях, следовавших без задержки на
промежуточных станциях (рис. 7.6, в).
В 1791 г. французский аббат Клод Шапп (1763-1805)
установил в Париже модель семафора (греч. sema — знак,
phoros — несущий) с крыльями.
В 1794 г. И. П. Кулибин создал оптический телеграф
для передачи условных сигналов на расстояния.
Первая линия оптического телеграфа (греч. tele —
далеко, grapho — пишу), т. е. система связи,
обеспечивающая быструю передачу сообщений на большие расстояния
при помощи световых сигналов, была построена во
Франции. Она связывала города Лилль и Париж. На
протяжении 225 км были построены 22 станции, которые
представляли собой башни с шестами и подвижными
планками. Три подвижные планки семафора могли принимать
196 различных положений, соответствующих
определенным условным знакам (букве или слову). На передачу
одного знака тратилось 2 мин. Положение планок менялось
смотрителями на башнях, которые вели наблюдения при
помощи зрительных труб. Широко использовал телеграф
для военных целей Наполеон Бонапарт (1769-1821), по
указанию которого был сооружен в 1805 г. оптический
телеграф между Парижем и Миланом.
В России оптический телеграф в 1825 г. был
установлен между Петербургом и Шлиссельбургом, в 1835 г.
между Петербургом, Гатчиной и Царским Селом, а в 1839 г.
между Петербургом и Варшавой (рис. 7.6, г). Телеграммы
от Петербурга до Варшавы передавались за 20 мин с
помощью 148 вышек с семафорами. На вышке находился
наблюдатель, который с помощью подзорной трубы
определял букву, и по его сигналу телеграфист устанавливал
соответствующую букву. Этот телеграф просуществовал
в России 16 лет.
Оптический телеграф можно использовать только при
хорошей видимости и ясной погоде, кроме того, нельзя
скрыть передаваемую информацию. С 70-х гг. XX в. к
неэлектрическим способам передачи информации прибегали
крайне редко, например на флоте для передачи информа-
170

ции между кораблями с помощью флажков (рис. 7.6, д), на
железнодорожном транспорте (проводники выбрасывают
красный флаг при аварийном состоянии вагона и т. д.).
Наиболее надежной является электрическая связь.
Основы электромагнитного телеграфа были заложены
изобретателем П. Л. Шиллингом (1786-1837). Он служил в
Генштабе, одновременно занимался изучением электричества, и
изобрел устройство для дистанционного взрыва мин
электрическим током, применив изолированные провода. Первый
экспериментальный взрыв мин с электрическим запалом
Шиллинг произвел в 1812 г. на реке Неве в Петербурге.
В 1832 г. П. Л. Шиллинг изобрел клавишный
телеграфный аппарат, основанный на действии тока на магнитную
стрелку. Аппарат состоял из клавиатурного передатчика
и шестистрелочного приемника (рис. 7.7, а). В приемнике
было предусмотрено шесть электромагнитных
индикаторов, состоящих из двух соосно закрепленных магнитных
стрелок, которые были ориентированы в
противоположных направлениях. Эти индикаторы управлялись
отдельной парой приводов (шесть сигнальных, один вызывной и
один общий — итого восемь приводов). В зависимости от
направления тока диск в соответствующей паре
поворачивался к индикатору черной или белой стороной. По числу
повернувшихся черных и белых сигнальных дисков в
соответствии с телеграфным кодом Шиллинга легко
определялась буква или цифра сообщения.
В 1836 г. Шиллинг по поручению русского
правительства проложил подземную телеграфную линию между
помещениями Адмиралтейства, а также между Зимним
дворцом и Министерством путей сообщения.
В 1837 г. американский художник и изобретатель Сэ-
мюэл Морзе (1791-1872) изобрел электромагнитный
телеграфный аппарат. В основу этого аппарата положено
явление намагничивания при пропускании тока и
размагничивания сердечника из мягкого железа электромагнита.
При намагничивании сердечники притягивают якорь
(железную пластинку), представляющий собой рычаг,
который на одном конце имеет пружины, а на другом —
колесико. При замыкании тока электромагнит притягивает якорь,
колесико ударяет на бумажную ленту и делает знак (лента
равномерно протягивается пружинным часовым
механизмом) чернильной пастой, так как колесико находится в
чаше с пастой. При очень коротком замыкании тока на
171

Сигнальный
диск
Магнитная
стрелка
Клавиши передатчика
б)
в)
Пишущий
Пишущее Барабан с г
колесико пружиной 2_г Л корь

Электромагнит
Ключ
Консоль с бумажной лентой
д)
Передающий
аппарат
Приемный
аппарат
Штифт
Циферблат
Линейная
батарея
Линейный провод
Храповое
колесо
Типовое
- Т, колёс*
Контакт-
)ный
барабан Лента^-
1ечатающий
и лентопротяжный
валики

Придвигающий
электромагнит

Печатающий
электромагнит

ленте появляется «точка»,
а при более
продолжительном — «черточка» (тире).
С помощью различных
комбинаций тире и точек
можно обозначить разные
цифры и буквы алфавита,
например: • (л); — • ■ •
(б) и т. д. Более
совершенные конструкции
аппарата Морзе изобрели в 1844 г.
(рис. 7.7, б) и в 1944 г.
(рис. 7.7, в).
В 1838 г. Морзе
разработал телеграфный код для
своего электромагнитного
аппарата, получивший
название азбуки Морзе,
который применяется до сих
пор. Одновременно им был
разработан телеграфный
ключ.
В 1844 г. в США была
построена телеграфная
линия с аппаратами Морзе,
а к 1860 г. в Америке
насчитывалось свыше 27
тысяч телеграфных линий и
160 телеграфных станций.
Русский физик Б. С. Яко-
би в 1837 г.
сконструировал пишущий телеграф
(рис. 7.7, г, е), а в 1850 г. —
буквопечатающий
телеграфный аппарат (рис. 7.7, д).
В 1843 г. по его проекту
была сооружена
телеграфная линия между
Петербургом и Царским Селом.
Телеграфная связь стала
широко распространяться
во всем мире.
173

7.9. ИСТОРИЯ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ
Наряду с телеграфной начинает развиваться
телефонная связь, которая берет начало с изобретения телефона
в 1876 г. американским ученым Александром Грейамом
Беллом (1847-1922).
Телефон Белла прост по устройству (рис. 7.8). Он
состоит из металлической диафрагмы (мембраны) 1,
помещенной в поле постоянного электромагнита 2; диафрагма,
вибрирующая под действием звуковых волн, генерировала
колебания электрического тока, которые передавались по
проводам 3, а электромагнитное устройство на другом
конце провода превращало электрические колебания в
звуковые колебания мембраны. Аппарат Белла был
одновременно и передатчиком, и приемником; работал он от
батареи. Сила тока, возбуждаемого в результате вибрации
мембраны микрофона, была мала, и аппарат был пригоден
для связи на малые расстояния. Следовательно, нужно было
как-то усилить ток в микрофоне. С этой целью Т. А.
Эдисон изобрел в 1877 г. угольный микрофон. В нем
электромагнитный ток, создаваемый источником постоянного тока,
модулируется сигналами звуковой частоты. Угольный
микрофон сохранился до наших дней и используется в
качестве передатчика в телефонных аппаратах, а приемная
часть — это усовершенствованный телефон Белла,
который нашел применение в различных громкоговорителях
электродинамических микрофонах и т. д.
Первая телефонная станция была установлена в 1878 г.
в Нью-Хейвене (США). Через год телефонная станция, об-
3
Рис. 7.8. Телефон Белла
174

служивающая восемь линий, была введена в
эксплуатацию в Лондоне. В ранних телефонных станциях для
соединения абонентов оператор пользовался штекером вручную.
В ту минуту, когда гроб с телом Белла опускали в могилу,
в США умолкло 13 млн телефонных аппаратов.
В России первые городские телефонные станции стали
действовать в 1882 г. в Петербурге, Москве, Одессе, Риге.
В 1889 г. американский предприниматель А. Б. Строуд-
жер создал шаговый искатель, позволяющий переключать
соединения абонентских линий на телефонных и
телеграфных станциях. Это позволило в 1896 г. построить первую
автоматическую телефонную станцию (АТС) в городе Огасте
(США). На АТС вся работа по соединению абонентов
осуществлялась искателями, движениями которых управляют реле.
Пионером русской телефонии является Павел
Михайлович Голубицкий (1845-1911), который в 1878 г. создал
телефон-вибратор, а впоследствии телефонную гарнитуру,
телефонный ответчик, аппарат с рычагом
автоматического переключателя и другие оригинальные приборы. В 1885 г.
он разработал систему питания микрофонов абонентов от
одной общей батареи, находящейся на центральной
телефонной станции, что позволило создать телефонные сети
больших городов. П. М. Голубицкий первым внедрил
телефонную связь на железнодорожном транспорте, а также
разработал телефон, допускающий фонографическую
запись переговоров.
Дальнейшее развитие телеграфно-телефонной связи
привело к созданию телетайпа, радиосвязи, видеотелефона,
электронной фотографии.
7.10. СОЗДАНИЕ РАДИО
В 1830 г. М. Фарадей, раскрывая сущность
электромагнитной индукции, обнаружил существование
электромагнитных волн, названных им «индукционной волной
электричества», которые распространяются в
пространстве подобно процессу распространения колебаний
взволнованной водной поверхности или же звуковым
колебаниям за счет вибрации частиц воздуха.
Теорию электромагнитных колебаний разработал
английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) и
изложил в работах «О физических линиях силы» и
«Динамическая теория поля».
175

Теория электромагнитного поля Максвелла получила
подтверждение благодаря исследованиям Генриха Герца
(1857-1894)^ который в 1887 г. экспериментальным
путем создал и зафиксировал электромагнитные волны.
Г. Герц разработал удачную конструкцию генератора
электромагнитных колебаний, названного впоследствии
вибратором Герца, и метод их обнаружения с помощью
резонатора.
Русский физик и электротехник Александр Степанович
Попов (1859-1906) в 1889 г. подтвердил результаты
опытов Герца и обосновал возможность их использования для
передачи сигналов на расстоянии. Итогом шестилетней
кропотливой работы Попова стал первый в мире приемник
электромагнитных колебаний (рис. 7.9). 7 мая 1895 г. ученый
сделал сообгцение на заседании Физического отделения
Русского Физико-химического общества «Об отношении
металлических порошков к электрическим колебаниям» и
продемонстрировал свой грозоотметчик (радиоприемник). В
сообщении ой доказал возможность применения своего
грозоотметчика для передачи сигналов на расстояние.
Этот день отмечается как день рождения радио.
После усовершенствования своей аппаратуры А. С.
Попов 24 марта 1896 г. на заседании Физического отделения
Российского Физико-химического общества произвел
передачу сигнала на расстояние 1250 м, передав первую в мире
радиограмму, состоящую из двух слов — «Генрих Герц».
[ Рис. 7.9. Приемная установка Попова
176

В 1899 г. были установлена радиосвязь на слух при
помощи телефонной трубки и разработан первый в мире
радиоприемник с телефонной трубкой. В ноябре 1899 г.
броненосец «Генерал-адмирал Апраксин» во время шторма
сел на мель у пустынного берега острова Гогланд в
Финском заливе. От этого острова до ближайшего на материке
города Котка в Финляндии было около 44 км. Между
этими пунктами установили две приемно-передающие
радиостанции, с помощью которых передали 440 радиограмм
с февраля по апрель 1990 г., пока велись спасательные
работы.
Несколько позднее начал работать над созданием
беспроволочного телеграфа итальянский физик Гульельмо Мар-
кони (1874-1937). В 1897 г. он получил патент на
применение электромагнитных волн для беспроволочного
телеграфа (А. С. Попов свои изобретения не патентовал).
В 1901 г. он осуществил радиосвязь через Атлантический
океан и в 1909 г. получил Нобелевскую премию.
7.11. ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЗВУКА
И ИЗОБРАЖЕНИЯ
Запись, сохранение и воспроизведение звуков стали
возможными только в XIX в.
В 1807 г. английский физик Томас Юнг (1773-1829)
впервые произвел запись звучащей ножки камертона на
закопченном стекле.
Француз Леон Скотт в 1857 г. сконструировал фоноав-
тограф, позволяющий записывать звук на чувствительном
слое вращающегося валика.
В 1887 г. известный ученый Томас Эдисон создал
первую «говорящую машину», позволявшую производить
запись и воспроизводить звуки. Эдисон рассказывал:
«Однажды, когда я еще работал над улучшением телефона, я
как-то запел над диафрагмой телефона, к которой была
прикреплена стальная игла. Благодаря дрожанию
пластинки игла уколола мне палец, и это заставило меня
задуматься. Если бы можно было записать эти колебания иглы,
а потом снова провести иглой по этой записи, отчего бы
пластинке не заговорить.
Я попробовал сначала провести телеграфную ленту под
острием телефонной диафрагмы и заметил, что
получилась какая-то азбука. Пропуская ленту во второй раз, я
177

крикнул в телефон: "Алло, алло". И потом, когда я
заставил ленту с записью вновь пройти под иглой, мне
послышалось, правда очень слабо, "алло, алло".
Тогда я решил построить прибор, который работал бы
отчетливо, и дал указания моим помощникам, рассказав,
что я придумал. Они надо мной посмеялись. Вот и вся
история. Не уколи я тогда палец — не изобрел бы фонограф».
Фонограф (греч. phone — звук, grapho — писать)
Эдисона (рис. 7.10, а) представлял собой латунный валик со
спиральной канавкой, обернутый тонкой оловянной
фольгой. Рупор направлял звук на металлическую мембрану,
касающуюся стальной иглы, которая укреплялась на
тонкой пружинке. Острый конец иглы прижимался к фольге
всегда над канавкой; шаг червяка, на который был
насажен валик, равнялся шагу между канавками. Маховик на
валике поддерживал скорость вращения на постоянном
уровне. Когда под действием звуковых волн мембрана
начинала дрожать, игла вдавливала фольгу в канавку
пропорционально силе звука. Вернув валик в первоначальное
положение и вращая ручку, можно воспроизвести звук —
игла и мембрана вибрируют из-за углублений в фольге,
возникших при записи звука.
Экспериментируя с прибором, Эдисон запел
популярную песенку о Мэри и ее маленькой овечке, закончив
мелодию припевом «ха-ха-ха». При воспроизведении
песенка повторилась и так же весело завершилась смехом
Эдисона. Это первая в мире запись звука (фонограмма) с
голосом ее изобретателя. Вскоре фольгу заменили слоем
воска, и в 1894 г. братья Эмиль (1860-1937) и Ширль (1863-
1957) Пате открыли предприятия по выпуску фонографов,
которые получили широкое распространение.
На нем были произведены записи речи Бисмарка,
молитвы Папы Льва XIII, голос величайшей французской
актрисы Сары Бернар, Л. Н. Толстого и др. В 1882 г. Н. Н.
Миклухо-Маклай записал посредством фонографа диалекты
племен архипелага Тихого океана.
Недостатки фонографа: восковой валик не имеет
дубликата, с него нельзя получать копии, воск допускает не
более пяти-шести проигрываний. Поэтому вместо записи звука
на вращающийся цилиндр стали производить запись на
металлизованный диск. В 1887 г. немецкий инженер Эмиль
Берлинер (1851-1929) запатентовал этот способ записи и
воспроизведения звука. Он сконструировал первый
граммофон (греч. qramma — линия + phone) с ручным приво-
178

а)
I I III I Ч l|ll I*
I1 I I I I I
UtfS
в)
^^т
' *$ffi>
/
Рис. 7.10. Устройства, записывающие и
воспроизводящие звук: а — фонограф; б — граммофон; в — патефон
179

дом (рис. 7.10, б). Берлинер для снятия копий с
металлического диска покрывал цинковый диск восковой пастой
и, нанесенные звуковые канавки, протравлял кислотой. При
электролитическом способе осаждения металла,
примененном позже, восковой диск покрывают серебристым
графитом при помощи катодного распыления, а после этого его
опускают в гальваническую ванну. Там на диск
наращивают слой меди, который сохраняет звуковые каналы
выпуклыми. С него снимают копии и приготавливают
рабочие матрицы, заложенные в пресс-форму, которые
позволяют отштамповывать до шестисот пластинок. Для
пластинок Берлинер нашел материал, в состав которого
входит шеллак — смола органического происхождения.
Пластинка имела черный цвет за счет различных
наполнителей (шифер, сажа и др.) В дальнейшем пластинки стали
изготавливать из смеси полихлорвинила и винилита. Эти
пластинки превосходили шеллаковую по всем показателям:
они бесшумны, упруги, прочны. Благодаря плотной
поверхности пластмассы удалось сблизить и сузить
звуковые канавки и значительно удлинить фонограмму,
увеличив продолжительность звучания пластинки в несколько
раз. Появились долгоиграющие пластинки, имеющие
скорость вращения 45; ЗЗ1^; I6V2 и даже 1/2 оборотов в
минуту. Наряду с совершенствованием грампластинки
реконструируется и граммофон. Наибольшее
распространение получил патефон (рис. 7.10, в) (по названию
французской фирмы «Пате» + phone), использующий
механический способ воспроизведения звука.
Развитие радиоэлектроники привело к созданию
электромеханического способа записи и воспроизведения
звука. Появляются рекордеры (англ. record — записывать), т.
е. устройства, преобразующие электрические колебания
звуковой частоты, создаваемые звукозаписывающим
аппаратом, в механические колебания резца (иглы),
прорезывающего (продавливающего) на звуконосителе механическую
фонограмму. Создается разнообразная звукозаписывающая
аппаратура (электропроигрыватели, радиолы и т. д.)
Магнитная запись звука изобретена в 1898 г. датским
физиком В. Паульсеном. Запись производилась на
стальную проволоку, при воспроизведении проволока
проходила через катушку, и возникающая ЭДС подавалась на
головку телефона. Качество звука было низким. Затем в 1929 г.
немецкий инженер Фриц Пфлеймер стал наносить на
бумагу порошковый слой окиси железа. Этот звуконоситель
180

хорошо намагничивался. После этого стали использовать
пластмассовую ленту, которая эластична, прочна и
недорога. В 1931 г. фабрика звукозаписи при Всесоюзном
радиокомитете приступила к магнитному способу записи
звука. Магнитофоны разных типов прочно вошли в наш быт.
Развитие техники телевидения привело к видеозаписи.
В 1927 г. Джон Л. Бэрд впервые осуществил запись
изображения, не прибегая к фотографии. К выходу
телевизионной отклоняющей системы, сканирующей 30 строк
телевизионного кадра, он подключил звукозаписывающее
устройство на обычную шеллачную пластинку диаметром 25,4 см,
которая вращалась со скоростью 78 об/мин.
В 1956 г. появились студийные видеомагнитофоны, а в
70-х гг. — бытовые видеомагнитофоны.
В настоящее время для записи и воспроизведения звука
и изображения применяются лазерные диски размером 90
и 130 мм, в которых запись и считывание информации
производится оптическим путем с помощью лазерного луча.
7.12. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
С давних пор люди мечтали наблюдать за
происходящими вдалеке событиями, невзирая на естественные и
искусственные преграды. И эта их мечта отражена во
многих сказках и былинах, герои которых наделялись
способностями заглянуть за пределы обозримого пространства
с помощью волшебных зеркальцев, блюдцев и пр.
Впоследствии для этой цели были изобретены бинокль,
телескоп, перископ. Однако неисчерпаемые возможности в этом
плане имеет телевидение.
Первые проекты телевизионных систем копировали
строение глаза человека. В передатчике применялась панель
с большим количеством фотоэлементов, моделирующих
светочувствительные элементы сетчатки глаза, а в
приемнике была предусмотрена панель с набором лампочек
накаливания («зрительные центры головного мозга») для
передачи изображения. Такая схема не нашла
практического применения из-за ее несовершенства.
Большую известность обрела оптико-механическая
система получения изображения немецкого инженера Пауля
Нипокова (1860-1948). В 1884 г. он получил патент на
свой телескоп, позволяющий разложить изображение
предметов на элементы при помощи диска с отверстиями.
181

Изобретение Нипокова было положено в основу
механической системы телевидения.
Русский физик Борис Львович Розинг (1869-1933) в
1907 г. выдвинул предложение об использовании
электронно-лучевой трубки для воспроизведения телевизионных
изображений и получил в России привилегию (патент).
Сохраняя механическую развертку изображения, он
сконструировал приемное устройство на базе
электронно-лучевой трубки, которая являлась прообразом современного
кинескопа.
В 1911 г. Б. Л. Розинг продемонстрировал в
лабораторных условиях передачу телевизионных изображений
простых геометрических фигур и прием их с
воспроизведением на экране электронно-лучевой трубки.
Впервые термин «телевидение» ввел в употребление в
1900 г. военный инженер русской армии, преподаватель
Артиллерийской академии Константин Дмитриевич Пер-
ский в докладе о возможностях, открывающихся
благодаря системам электровидения, на Международном
электротехническом конгрессе в Париже.
Наряду с разработкой кинескопов (термин был введен
В. К. Зворыкиным) и телевизоров начинается разработка
передающих телевизионных трубок и установок.
В 1931 г. была изобретена первая передающая трубка —
иконоскоп (греч. eikon — изображение, skope — смотри).
С появлением этой трубки началась эра промышленного
освоения электронного телевидения. Заявки на
«передающую телевизионную трубку с накоплением электрических
зарядов на мозаичном фотодиоде» были поданы русскими
инженерами почти одновременно в России Семеном
Исидоровичем Катаевым (24 сентября 1931 г.) и (13
ноября 1931 г), в США Владимиром Кузьмичом Зворыкиным
(1898-1982).
В современном телевизионном вещании в зависимости
от назначения и условий работы применяются такие
передающие телевизионные трубки, как супериконоскоп
(иконоскоп с переносом изображения), изобретенный
русскими учеными П. В. Шмаковым и П. В. Тимофеевым в 1933 г.,
суперортикон (иконоскоп с двухсторонней мишенью,
позволяющий проецировать изображение на одну сторону
мишени, а снимать изображение с другой стороны),
созданный в 1939 г. русскими учеными под руководством Г. В. Бра-
уде; видикон (иконоскоп, использующий внутренний фо-
182

тоэффект), сконструированный в 1956 г. по схеме,
предложенной русским ученым А. А. Чернышевским в 1925 г.
Эти трубки обладают высокой чувствительностью, малой
инертностью, высокой разрешающей способностью. Они
могут работать в широком диапазоне яркостей и
правильно воспроизводят все световые оттенки изображения.
7.13. ИЗОБРЕТЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ
Автомобиль (греч. autos — сам + лат. mobilis —
подвижный) — самодвижущееся механическое транспортное
средство (лат. transporto — перемещаю, перевожу).
Оригинальную «самокатку» (четырехколесную повозку)
изготовил в 1770 г. И. П. Кулибин (рис. 7.11, а).
В 1752 году русский изобретатель Л. Л. Шамшуренков
(1687-1758 гг.) создал четырехколесный экипаж,
приводящийся в движение мускульной силой двух человек.
Слесарь Нижнетагильского завода Е. М. Артамонов (1776-
1841) в 1801 году построил первый двухколесный
цельнометаллический велосипед, на котором он проехал от
Верхотурья (под Пермью) до Петербурга.
В 1773 г. изобретатель Н. Ж. Кюньо создал паровой
автомобиль (рис. 7.11, б). В 1874 г. австрийский
чиновник Зигфрид Маркус (1831-1898) сконструировал газовый
автомобиль (рис. 7.11, в). Однако «повозка» Маркуса была
неуклюжа, развивала скорость до 9 км/ч и издавала
дурной запах выхлопных газов, а поэтому была запрещена
для серийного производства австрийскими властями.
Готлиб Даймлер (1834-1900), немецкий изобретатель,
в 1885 г. сконструировал маломощный эффективный
быстродействующий бензиновый двигатель, который установил
сначала на мотоцикл, а затем, в 1886 г. на
четырехколесную повозку, которая и стала первым автомобилем в
нынешнем смысле слова. Независимо от Г. Даймлера немец
Карл Бенц в 1885 г. построил трехколесную коляску
с горизонтальным одноцилиндровым бензиновым
двигателем, которая развивала скорость до 15 км/ч (рис. 7.11, г).
Эта машина К. Бенца была проста по устройству. Три
велосипедных колеса крепились к раме, на которой
устанавливали двигатель и небольшой диванчик для сидения. На
своем автомобиле Бенц с женой и детьми совершил
стокилометровое путешествие, доказав этим пригодность
183

оо

е)
оо
ox
Рис. 7.11. Первые автомобили: а — «самокатка» И. П. Кулибина; б — паровой автомобиль Кюньо; в — газовый
автомобиль Маркуса; г — трехколесная коляска К. Бенца; д — первый серийный автомобиль «Форд-Т»; е — первый
русский автомобиль Е. А. Яковлева и П. Фрезе; ж — «Де Дион Бутон», 1897 г.; з — «Руссо-Балт К 12/20»; и — АМО-Ф15-
к ~ НАМИ-1

транспорта для поездки. В 1893 г. К. Бенц построил
четырехколесный автомобиль с двигателем мощностью 3,5 л. с.
Модель оказалась удачной, и автомобиль выпускали до 1901 г.
Возникают фирмы по производству автомобилей: в 1894 г.
в Германии фирма «Капштадт Даймлер», в 1896 г. в
Англии фирма «Компания Даймлера», в 1899 г. в Италии
фирма «Фиат», в 1902 г. в США «Форд мотор», в 1926 г. в
Германии «Даймлер-Бенц», в 1919 г. в Англии «Рейленд
мотор», в 1895 г. во Франции «Рено» и др. Все это
способствовало совершенствованию технологии производства
автомобилей и использованию при их конструировании
новейших достижений науки и техники. Большое влияние
на развитие конструкции автомобиля имели изобретения:
дифференциала (1828 г., О. Пеккер, Франция),
пневматических шин (1845 г., Р. Томсон, Англия), передних
управляемых колес на цапфах (1816 г., Г. Лонгеншпергер,
Германия), независимой подвески колес (1878 г., А. Болле,
Франция) и др.
В 1912 г. американский промышленник Г. Форд (1863-
1947) приступил к поточному производству автомобилей
на сборочных конвейерах, первым серийным автомобилем
был «Форд-Т» (рис. 7.11, д). Это упростило выполнение
работ, так как от рабочих не требовалось высокой
квалификации. Наряду с конвейерной системой производства
были введены следующие технические новшества:
типизация продукции, стандартизация и унификация деталей, их
взаимозаменяемость и др. Все это повысило
производительность труда и снизило себестоимость продукции.
В 1913 г. на первом месте в мире по производству
автомобилей были США (1,2 млн легковых и 64 тысячи
грузовых автомобилей), на втором — Франция, на третьем —
Италия. Дореволюционная Россия не имела
автомобильной промышленности, удовлетворяя свой спрос в
основном за счет импорта.
Первый русский автомобиль был сконструирован в 1896
г. лейтенантом ВМФ Е. А. Яковлевым и инженером,
владельцем каретных мастерских в Петербурге, Петром Фрезе
(рис. 7.11, е). Автомобиль имел оригинальное рулевое
управление и мог развивать скорость около 32 км/ч. П. А. Фрезе
стал выпускать автомобили по типу французских «Де Дион
Бутон» (рис. 7.11, ж) мощностью 4,5 л. с, и 12 автомобилей
были поставлены Петербургскому почтамту. В 1901 г. был
испытан первый русский грузовой автомобиль, в 1903 г. —
186

10-местный автобус, в 1904 г. — пожарная машина, а в
1902 г. — первый русский троллейбус.
В 1901 г. инженер Б. Л. Луцкий построил на Ижорском
заводе автомобиль, который успешно прошел испытания,
но не был принят к производству. Конструктор вынужден
был уехать за границу. Позднее Русско-Балтийский
вагоностроительный завод в Риге за семь лет изготовил 451
легковой автомобиль, несколько грузовиков и спецмашин
(например, в 1909 г. был выпущен автомобиль «Руссо-
Балт С-24/30»). Отечественные автомобили в парке
страны составляли не более 10 %, т. к. они в основном
закупались за границей. Началось строительство заводов:
Акционерного машиностроительного общества («АМО») под
Москвой; «Руссо-Балта» в Риге, например в 1909 г. был
выпущен автомобиль «Руссо-Балт К 12/20» (рис. 7.11, з);
«Русский Рено» в Рыбинске, завод им. В. А. Лебедева в
Ярославле; «Аксай» в Ростове-на-Дону. Однако
автомобильная промышленность получила значительное развитие в
России только после Октябрьской революции.
В 1924 г. на заводе «АМО» выпустили первые десять
полуторатонных грузовых автомобилей марки АМО-Ф15
(рис. 7.11, и), которые не имели ни одной импортной детали.
В 1925 г. началось строительство автомобилей на
Ярославском автозаводе. С 1924 г. в Москве на заводе «Спартак», под
руководством инженера К. А. Шарапова, было организовано
производство легковых автомобилей НАМИ-1 (рис. 7.11, к).
В 1931 г. был реконструирован Московский
автомобильный завод Акционерного машиностроительного общества
(«АМО»), ныне автозавод им. И. А. Лихачева, который
стал выпускать трехтонные грузовые автомобили, а с 1933 г.
начался выпуск 21-местного автобуса ЗИС-8. 1 января 1932 г.
вошел в строй Горьковскии автозавод, рассчитанный на
выпуск 100 тысяч автомобилей в год. Завод был построен
за девятнадцать месяцев и оснащен самой передовой
техникой и технологией. После войны появились
автомобильные заводы в Минске (МАЗ), в Жодине (БелАЗ) и др., а
также были модернизированы имеющиеся заводы.
7.14. СОЗДАНИЕ ТРАКТОРА
Трактор (новолат. — tractor или от лат. traho — тяну,
тащу) — это самодвижущаяся гусеничная или колесная
машина, выполняющая разнообразные сельскохозяйственные,
землеройные, дорожно-строительные и другие работы.
187

I,-
шш*.^ - t,
Ш
188

ct>
и
о Первые колесные
тракторы с паровыми
машинами появились в Вели-
н кобритании и Франции в
, 1830 г. и применялись на
в транспорте и в военном де-
* ле, а с 1856 г. — ив
сельском хозяйстве.
§ Прототип современного
н трактора был сконструи-
В л рован в 1888 г. русским
g § механиком-самоучкой Фе-
« а дором Абрамовичем Бли-
JJg новым (1832-1902), кото-
* § рый он демонстрировал
I о в 1889 г. на Саратовской,
?„ I а в 1896 г. на
Нижегородски ской выставках. На раме
§ * длиной 5 м размещались
« | паровой котел, две паро-
к о вые машины, будки и ба-
§ о ки для топлива и воды.
я$ Вращение от каждой па-
>> * ровой машины с помощью
■^ шестеренок передавалось
§ У ведущим колесом, находя-
&*7 щимся в зацеплении со
« | звеньями гусениц.
Примени | нение гусениц позволило
* Щ снизить давление на поч-
«§ ву. Гусеницы были разра-
* ботаны Дмитрием Ан-
а ' дреевичем Загрижским
| * (1807-1860), который в
а 1837 г. создал «экипаж
а с подвижными колесами»,
к т. е. на гусеничном ходу.
'§ В создании трактора
8 Блинова принимал участие
л его ученик, Я. В. Мамин,
n который в дальнейшем по-
i> строил самоходную тележ-
g ку с двигателем внутренне-
^ го сгорания собственной
в
189

конструкции. Это был нефтяной четырехтактный двигатель
с бескомпрессорным насосом распыления топлива и с
самовоспламенением при сжатии воздуха («русский дизель»). \
В 1911 г. Яков Васильевич Мамин создал дизельный колес- '
ный трактор облегченной конструкции с двигателем
мощностью 25 л. с, назвав его «Русский трактор». Балаков-
ский машиностроительный завод выпустил 110 таких
тракторов.
Учитывая потребность сельского хозяйства в
тракторах различной мощности, Я. В. Мамин разработал в 1913 г.
три типа машин: «легкий» трактор под названием
«Универсал» (рис. 7.12, а) с двигателем мощностью 25 л. с,
более крупный трактор «Посредник» мощностью 30 л. с.
и «Прогресс» мощностью 60 л. с, который мог работать
с 12-лемешным плугом.
В 1919 г. Я. В. Мамин создал трехколесный трактор
«Гном» с нефтяным двигателем мощностью 15 л. с. и с двух-
скоростной коробкой передач, позволяющей трактору
двигаться со скоростями 3 и 4 км/ч. В 1920 г. им был
сконструирован более компактный трактор с реверсированием —
«Карлик».
В 1920 г. после выхода Декрета СНК «Об едином
тракторном хозяйстве» тракторы начинают выпускать
различные машиностроительные заводы: Коломенский, Брянский,
Путиловский, выпускавший трактор «Фордзон-Путиловец» •
в 1924 г. (рис. 7.12, б). В 30-х гг. производство тракторов
приобретает индустриальный размах.
17 июня 1930 г. с конвейера Сталинградского
тракторного завода сошел первый трактор СТЗ-15/30 (рис. 7.12, в)
с карбюраторным двигателем, работавший на керосине.
1 октября 1930 г. вступил в строй Харьковский
тракторный завод, а 1 июня 1933 г. — Челябинский тракторный
завод (рис. 7.12, е). Кировский (Путиловский) завод в
Ленинграде с 1934 г. вместо трактора «Фордзон-Путиловец» стал
производить более совершенный трактор «Универсал». Затем
создаются заводы на Алтае (1942 г.), в Липецке (1943 г.),
Владимире (1945 г.), Минске (1953 г.), Павлодаре (1967 г.)
и других городах. В 1960 г. наша страна занимала первое
место в мире по производству тракторов.
В народном хозяйстве используются трактора
различного назначения: в сельском хозяйстве — общего
назначения, пропашные, садово-огородные, болотные, горные и др.;
в лесном хозяйстве — трелевочные тракторы; в других
областях — промышленные тракторы различных моди-
190

фикаций, т. е. с учетом установки на них погрузочного,
бульдозерного, рыхлительного, кранового и прочего
оборудования.
Гусеничные тракторы обладают малым давлением на грунт
и большой силой тяги, они отличаются более высокой
проходимостью по сравнению с колесными тракторами,
скорость их перемещения достигает 12 км/ч. Колесные
тракторы имеют малую массу, просты в устройстве и
эксплуатации, хорошо приспособлены к работе с навесным
оборудованием, более маневренны, обеспечивают большую
транспортную скорость — до 40 км/ч.
7.15. ЗАРОЖДЕНИЕ ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ
Первые проекты летательного аппарата (крылатой
машины), геликоптера и парашюта были описаны Леонардо
да Винчи в 1505 г. в трактате «О летании птиц».
Впервые в мире М. В. Ломоносовым была построена в
1754 г. действующая модель геликоптера (от греч. helix —
вращение + ptepon — крыло), т. е. прототипа вертолета.
С помощью часового механизма приводились в движение
крылья, создавая подъемную силу, которая поднимала
аппарат вверх. Для подъема же тел необходим более
мощный двигатель, чем часовая пружина. Таких двигателей
в то время еще не было, поэтому тогдашние умельцы
заострили внимание на полете воздушных змеев и шаров.
Первым изобретателем воздушного змея был
древнегреческий ученый Архит Таренский, живший в IV в. до н. э.
Конструированием и запуском воздушных змеев в детстве
увлекался Исаак Ньютон (1643-1727). Он запускал их даже
ночью, подвешивая к змею бумажный цветной фонарик
с горящей свечой.
Воздушные змеи нередко украшались разноцветными
знаменами, рисунками и выполнялись в форме птиц,
бабочек, рыб, драконов, коней, снабжались трещетками,
светильниками (лампами с минеральным маслом). Они и в
настоящее время служат для создания своеобразного
красочного национального колорита на праздниках в Японии
и Китае. На воздушных змеях даже поднимались воины,
которые производили разведку или сбрасывали на врага
зажигательные « снаряды ».
Исследованием физических свойств воздуха в XVII в.
занимались Г. Галилей, Э. Торричелли, Б. Паскаль и дру-
191

гие ученые, которые установили, что воздух в 400 раз
легче воды, а его атмосферное давление, с набором высоты
уменьшается. Эти данные и были использованы при
создании воздушных шаров (аэростатов).
В 1711 г. А. Крикутный в Рязани попытался подняться
на большом шаре, наполненном дымом. Когда шар
поднялся и ударился о колокольню, то Крикутный там
зацепился за веревку и остался жив.
Воздухоплавание практически началось после удачных
опытов братьев Жозефа (1740-1810) и Этьенна Монголь-
фье (1745-1799). 5 июля 1783 г. они демонстрировали свой
воздушный шар (рис. 7.13, а). 19 сентября 1783 г.
запустили 11-метровый воздушный шар из льняного полотна и
бумаги, который поднялся на высоту 1830 м (рис. 7.13, б).
К шару была привязана плетеная корзина, в которую
поместили овцу, петуха и утку. Пролетев по ветру 2,5 км,
«воздухоплаватели» благополучно приземлились. 21
ноября 1783 г. в Париже на воздушном шаре, наполненном
теплым воздухом, Пилатр де Розье и Д'Арланд поднялись
и совершили 25-минутный полет (рис. 7.13, в).
Известный русский ученый Леонард Эйлер (1707-1783)
в 1773 г. вывел формулу для подсчета подъемной силы
аэростата. Французский физик Жак Шарль (1746-1823)
предложил заполнять воздушный шар водородом. Он
сразу же после братьев Монгольфье сделал шар из
прорезиненной ткани и 1 декабря 1785 г. совершил на нем
совместный с Мишелем Робером полет длительностью 2,5 ч.
На высоте 3400 м они замерили давление и температуру
воздуха. Впоследствии с помощью аэростата стали изучать
различные атмосферные явления.
В 1887 г. Д. И. Менделеев (1834-1907) осуществил
полет на воздушном шаре для наблюдения солнечного
затмения и изучения верхних слоев атмосферы. В феврале 1805 г.
участники русской кругосветной экспедиции под
командованием адмирала И. Ф. Крузенштерна, находясь в городе
Нагасаки (Япония), впервые для наблюдения воздушных
течений отправили в полет аэростат, который был
наполнен теплым воздухом. С тех пор воздушные шары широко
применяются в метеорологических обсерваториях для
наблюдения за состоянием атмосферы.
Дальнейшее развитие воздухоплавания было связано с
созданием управляемых аэростатов — дирижаблей (от
франц. dirigeable — управляемый). Первый проект
управляемого аэростата с воздушными винтами, вращаемыми
192

Рис. 7.13. Полеты на воздушных шарах и дирижаблях: а — запуск первого
воздушного шара братьями Монгольфье; б — запуск Монгольфье
воздушного шара с овцой, петухом и уткой; в — полет Пилатра де Розье
и Д'Арланд на воздушном шаре; г — полет дирижабля «Граф Цеппелин»
вручную, был представлен в 1784 г. французским
инженером Ж. Менье.
4 сентября 1851 г. французский механик Андре Жиф-
фар совершил первый управляемый полет на аэростате, в
гондоле которого была установлена паровая машина
мощностью 3 л. с. Она вращала трехполостнои винт, позволяя
193

СО
it*.
a)
Устройство для заполнения гелием
Воздушные винты
маневрирования
Дирижабль буксировщик
Корпус
аршевыи
воздушный
винт Топливный
изелъ-генератор прицеп
Шахта грузового лифта
Грузовая платформа
Жилые помещения экипажа
Навигационное оборудование и ЭВМ
Баллонеты с гелием
Подъемное устройство
Стабилизаторы
Рис. 7.14. Дирижабли: а — английской фирмы «Cargo airship limited»; б — английской фирмы «Ariflote
transport limited» большой дальности; в — французский дирижабль «Титан»; г — канадский дирижабль CAD-1

лететь аэростату в нужном направлении со скоростью до
11 км/ч в безветренную погоду. Затем на дирижабле были
установлены двигатели внутреннего сгорания и им
придали более обтекаемую форму, в виде сигары.
В 1900 г. в Германии граф Ф. Цеппелин соорудил
дирижабль жесткой конструкции, корпус которого был выполнен
по типу морских судов — из шпангоутов и стрингеров; каркас
обтянули прорезиненной материей. Скорость дирижабля
достигала 50 км/ч. Наиболее совершенным был дирижабль
LZ-127 «Граф Цеппелин» (рис. 7.13, г) длиной 236 м,
шириной 30,5 м и высотой 35,5 м. Его оболочка вмещала 10 500 м3
водорода. Пять его дизельных двигателей обеспечивали
общую мощность 2650 л. с. На борту имелись собственная
электростанция, радиостанция, телефонная связь. Обитатели
дирижабля размещались в удобных двухместных каютах. «Граф
Цеппелин» совершил 580 дальних полетов, пролетел
расстояние более 1 млн км и перевез несколько тысяч пассажиров.
Дирижабли различных конструкций (рис. 7.14):
мягкой, полужесткой и жесткой — находили разнообразное
применение (разведка рыбных промыслов, исследование
физических явлений в атмосфере и т. д.). На дирижабле
«Норвегия» в мае 1926 г. совершил перелет через
Северный полюс Руаль Амундсен. В 1929 г. было совершено
кругосветное путешествие на дирижабле. Несмотря на ряд
преимуществ (не нужно взлетной площадки, большая
грузоподъемность, полет в любых погодных условиях,
неподвижность над объектом и т. д.), дирижабли обладают
недостатками: малая скорость полетов (80-130 км/ч),
сложность обслуживания на земле.
7.16. ПЕРВЫЕ АЭРОПЛАНЫ И САМОЛЕТЫ
Аэроплан (от англ. air — воздух + франц. planer —
парить) — первоначальное название самолета. Конструкции
первых самолетов отрабатывались с помощью планеров.
Значительный вклад в теорию и практику полетов внес
немецкий ученый Отто Лилиенталь (1848-1896),
совершивший на планерах собственной конструкции — моноплане
(рис. 7.15, а) и биплане (рис. 7.15, б) — свыше 2000
скользящих полетов. Он установил, что крыло с выгнутым
профилем обладает большей подъемной силой, чем плоское,
экспериментально вывел зависимость изменения
подъемной силы от угла атаки и дал объяснение полету птиц
195

196

е)
з)
со
ж)
Рис. 7.15. Первые аэропланы и самолеты: а —
моноплан Лилиенталя; б — биплан Лилиенталя; в —
аэроплан Можайского; г — аэроплан Адера; д —
аэроплан Максима; е — самолет братьев Райт; ж —
самолет Сикорского «Илья Муромец»; з — «Илья
Муромец» в полете

в воздухе. Лилиенталь погиб во время полета с горы Рино-
вер близ Берлина.
Капитан-лейтенант А. Ф. Можайский (1825-1898),
ставший впоследствии контр-адмиралом, в 1871 г. построил
большой воздушный змей, который запустил с помощью
тройки лошадей, запряженных в телегу. Встречный ветер
подхватил змея и поднял изобретателя, а затем змей
перевернулся и упал, вследствие чего Можайский сломал ногу.
Чтобы планер был устойчивым, он сконструировал
хвостовое оперение. После опытов со змеем-планером
Можайский изготовил модель самолета с тремя винтами,
приводимыми в движение пружинным механизмом. На модели
имелись горизонтальный и вертикальный рули (рис. 7.15, в).
После этого Можайский приступил к постройке в Красном
Селе самолета с двумя паровыми машинами мощностью
10 и 20 л. с. Испытания самолета в 1885 г. показали, что
мощность двигателя мала для полета. Самолет с более
мощным двигателем Можайский создать не смог, т. к. вскоре
умер.
В 1890 г. французский инженер Клеман Адер (1841-1925)
построил аэроплан с паровым двигателем, крылья которого,
сделанные из бамбука в виде птичьих перьев, могли
складываться. }1ри испытании аэроплан поднялся и пролетел 50 м.
После модернизации машина пролетела уже 100 м, но
наткнулась, на препятствие и сломалась (рис. 7.15, г).
Конструкция аэроплана с паровым двигателем (рис. 7.15, д)
английского изобретателя Хайрема Максима (1840-1916)
также с-бладала рядом недостатков. Эти первые модели
аэропланов продемонстрировали в ходе испытаний
несовершенство крыльев, винта, рулевого управления и
двигателей.
Первыми поставили на самолет двигатель внутреннего
сгорани^ американские механики, братья Райт. 17
декабря 19031 г. был совершен первый полет самолета с ДВС
мощностью 16 л. с. продолжительностью 20 с. Затем они
установили более емкий бензобак и достигли устойчивых
полетов!самолета в течение 30 мин при скорости 60 км/ч
(рис. 7.15, е).
В дальнейшем авиаторы, в частности французы Ф. Фер-
бер и Луи Блерио, улучшили конструкцию самолета,
введя вертикальные стойки на концах крыльев, элероны и
другие новшества. Анри Фарман в октябре 1908 г.
совершил перелет из одного города в другой, покрыв расстояние
198

в 27 км за 20 мин. Луи Блерио летом 1909 г. перелетел на
своем самолете через пролив Ла-Манш из Франции в Англию.
В России в 1909-1914 гг. появляется ряд оригинальных
самолетов конструкции Я. М. Гаккеля, Д. П. Григоровича,
В. А. Слесарева и др. Гаккель построил биплан, моноплан
и гидросамолет, за которые получил большую серебряную
медаль в 1911 г. на первой Международной
воздухоплавательной выставке в Париже. Пилот Г. В. Алехнович на
гидросамолете установил рекорд высоты (1350 м).
Исторические этапы создания вертолета представлены
на рис. 7.16. Во Франции геликоптеры были построены
К. Корню и Л. Бреге в 1907 г.
В 1911 г. Б. Н. Юрьев теоретически разработал и
построил одновинтовой геликоптер с особым механизмом
(автоматом-перекосом), позволяющим менять направление
тяги винта, за что получил золотую медаль на
Международной выставке воздухоплавания в 1912 г.
В 1913 г. совершил свой первый полет тяжелый
самолет И. И. Сикорского (1889-1972) «Русский Витязь».
Затем был построен прославленный самолет-гигант «Илья
Муромец» (рис. 7.15, ж, з). Этот биплан поражает
размерами: размах верхнего крыла 34,5 м, фюзеляж высотой
7 м, на нижнем крыле расположились четыре двигателя
общей мощностью 530 л. с.
Развитию самолетостроения в России способствовали
полеты М. Н. Ефимова, Н. Е. Попова, Б. И. Росинского
и др. В 1910 г. совершил первый полет С. И, Уточкин (1876-
1916). Авиатор А. А. Васильев (1881-1918) осуществил
полет в 1913 г. из Петербурга в Москву. 27 августа 1913 г.
русский летчик П. Н. Нестеров (1887-1914) на самолете
«Ньюпор-4» выполнил фигуру высшего пилотажа —
«мертвую петлю», впоследствии названную «петлей Нестерова».
Теория самолетостроения была разработана русским
ученым Н. Е. Жуковским (1847-1921), которого В. И.
Ленин назвал «отцом русской авиации». Благодаря ряду
научных работ профессора Н. Е. Жуковского и его ученика
академика С. А. Чаплыгина (1869-1942) были
разработаны: наука аэродинамика, теория винта и профилей
крыла. На основе научных достижений соверпгенствовались
авиационные двигатели. В 40-е гг. XX в. поршневые ДВС
достигли предела своих возможностей. Скорость самолета
с поршневым двигателем достигла 750 км/ч.
Создание реактивных двигателей значительно расширило
возможности авиации и привело к развитию космонавтики.
199

i
У
N
W
''л'
i
200

Рис. 7.16. Вертолеты: а — проект Леонардо Да Винчи, 1475; б — модель Лануа и Бьенвеню, 1784; в — проект де
Ланделля, 1864; г — модель д'Амекура, 1863; д — проект Вельнера, 1902; е — проект Быкова, 1897; ж — вертолет
Б. Н. Юрьева; з — аэромобиль Татаринова; и — вертолет Корню, 1907; к — вертолет Б. Н. Юрьева, запатентованный
со в 1910 г.
о

7.17. РАЗВИТИЕ ДРУГИХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В РАССМАТРИВАЕМЫЙ ПЕРИОД
I
В условиях борьбы монополистов за передел мира
огромное значение приобретает военная техника,
производство которой Стало одной из передовых отраслей
промышленности.
Налаживаются тесные экономические связи между
отдельными странами за счет развития транспортной
системы. Развивается железнодорожный и водный транспорт.
Интенсивно ведется строительство, совершенствуется
металлургия. Появляются новые, более эффективные
методы получения стали, имеющие громадное стратегическое
значение.
Одновременно идет развитие химических технологий.
Химическая промышленность разработала новые
взрывчатые и отравляющие вещества. Кроме того, отходы
химического производства явились ценным сырьем для
других отраслей промышленности: красильной, кожевенной,
искусственных удобрений и т. д. Методы химической
технологии проникан|)т почти во все отрасли производства,
где совершенствуются, преобразуются старые способы
получения и обработки сырья.
Развитие металлургии вызывает острую необходимость
в руде и топливе, диктует необходимость в реализации
прогрессивных тендевций в горном деле. Идет интенсивное
совершенствование техники и технологий во всех
отраслях промышленного производства.
Контрольные вопросы
1. Как исследовались электрические и магнитные явления?
2. Кем и когда рыли созданы первые электромагнитные приборы?
3. Кем и когда )5ыл
нераторы и каковы
и созданы первые электрические двигатели и ге-
:хемы?
4. Как создавалась первые линии электропередач?
5.
6.
7.
8.
9. Какова исторря qo3flaHHH телефонной связи? С чьими именами она
связана?
1Э создано радио? Какова роль А. С. Попова в его
Когда появился
Каковы были пер|
Когда было нала^
Кем и когда был
был<
10. Когда и кеЦ
создании?
11. Как было cc-dkaHch телевидение?
лектрический трамвай?
вые источники освещения?
кено электрическое освещение?
изобретен телеграф?
202

12. Кем и когда получены запись и воспроизведение звука и
изображения?
13. Кто и когда принимал участие в создании автомобиля?
14. Каковы были первые тракторы в России?
15. Какова история развития воздухоплавания? В чем
конструктивные особенности первых воздушных шаров и дирижаблей?
16. Кем и когда были созданы первые аэропланы и самолеты?
17. Какова история создания вертолета?
Г л а в а 8
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ XX в.
8.1. СУЩНОСТЬ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
Сущность научно-технической революции (НТР)
заключается в коренном изменении технологий и способа
производства на основе электротехники, электроники, комплексной
механизации и автоматизации работ. Особенностью
начавшейся с наступлением XX века третьей промышленной
революции, переросшей к концу века в научно-техническую
революцию, является то, что стали широко использоваться новые
источники энергии: электрическая и атомная (ядерная)
энергия, энергия, выделяемая при сгорании нефтепродуктов и
природного газа. И, наконец, третьей особенностью
научно-технической революции прошлого века было то, что наука
наряду с техникой стала непосредственной производительной силой,
а технические новшества позволили облегчить или заменить
в процессе производства не только физический, но и
умственный, интеллектуальный труд человека. Появление роботов и
вычислительных машин стало этапом, в значительной мере
повлиявшим на ход научно-технической революции XX в.
В XX в. стремительно шло слияние различных
направлений технологического развития в единую техносферу
(возникновение единой системы «наука—техника —
индустриальное производство») с взаимозависимыми
функциональными частями, охватывавшими всю планету и
околоземное пространство (глобальный транспорт, глобальная
связь, глобальное перераспределение энергетических и
сырьевых ресурсов и т. д.).
Отдельными вехами технического и технологического
развития в первой половине XX в. явились:
• изобретение (в конце XIX в.) двигателя, работающего
на легком топливе (цикл Отто), и сразу последовало ин-
203

тенсивное развитие автомобиле- и авиастроения со
множеством проявлений «внутренней» специфики (новые
материалы, новая энергетика, новые технологии, новые
проблемы взаимодействия человека и техники);
• обоснование теоретических основ космонавтики и
всего комплекса научно-технических знаний о
ракетно-космических системах, начиная с механики тел переменной
массы и как следствие — практическое использование
ракетных систем.
К середине века стали находить широкое
промышленное и технологическое применение квантово-механические
теории, в том числе:
• ядерная физика и «атомный проект« с реализацией
концепции ядерного, а затем термоядерного оружия;
• электротехника и создание твердотельной элементной
базы вычислительной техники;
• квантовые генераторы, лазеры разнообразного
назначения и в дальнейшем создание лучевого оружия;
• новые системы связи и коммуникаций.
Организация поточного производства — одно из
величайших изобретений XX в., благодаря которому
человечество за последние 80 лет получило невиданный прирост
материальных благ. С его повсеместным внедрением
промышленность развитых стран как бы вышла на новый,
качественно другой уровень и оказалась через несколько
десятилетий готовой к внедрению новых высоких
технологий — всеобъемлющей механизации, автоматизации и
роботизации производства, т. е. всего того, что принесла
научно-техническая и промышленно-технологическая
революция 50-90-х гг. XX в. В эти годы произошло:
1) расширение использования электрической и
применение атомной энергии в мирных целях;
2) проникновение электроники в различные сферы
деятельности человека;
3) улучшение природных свойств материалов и
создание искусственных материалов с заданными свойствами;
4) исследование Вселенной;
5) автоматизация и кибернетизация производства и
управления;
6) освоение атомной энергии и других нетрадиционных
источников энергии;
7) революционные изменения в биологии и т. д.
204

8.2. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
В содержание научно-технической деятельности
включаются:
1) научные исследования;
2) конструкторские и технологические разработки;
3) проектирование и создание новой техники,
технологий и многого другого.
Предметом научно-технической деятельности является
информация, т. е. те научные знания, которыми
непосредственно владеет человек, вовлеченный в
научно-техническую и производственную сферы труда. Она воплощается
в технических средствах, технологиях, методиках и т. д.
Экономический эффект (Э)
Рис. 8.1. Процесс обновления продукции (технологии)
205

id
s
о
00
S»
<<
Л
X
о
X
и
s
о
к
к
Яс
я
о
н
к
я
К
р
о
о
1-э
р»
и
Й
S
к
со
Научные и научно-педагогические работники
Конструкторы
Специалисты производственных
предприятии и ПО
Научное оборудование и приборы научных
учреждений и КБ
90S
Здания и сооружения научных учреждений
и КБ
Оснащение экспериментальных
баз и опытных производств
Оснащение научно-технических
подразделений предприятий и ПО
Основные фонды опытных цехов и
участков предприятий
Опытно-промышленные установки
Информационные ресурсы научных
учреждений и КБ
Информационные ресурсы
производственных предприятий и ПО
Сеть научных учреждений и проектно-
конструкторских организаций
Организация управления научно-
технической деятельностью
е

Продуктами
научно-технической и производственной
деятельности, достигшими стадии
потребления, являются
нововведения (или инновации).
Для наглядности на рис. 8.1
приведен график,
иллюстрирующий процесс обновления
продукции или технологии. Здесь
промежуток времени от 0 до t^
предшествует производству, а
интервал ^2 — *б — периоду
внедрения новшества. Вместе они
составляют жизненный цикл новой
продукции или технологии.
Соответственно процесс
нововведения, т. е. создания новой
техники и технологии,
охватывает период времени от начала
исследований (фундаментальных и прикладных) вплоть до
восприятия новшеств потребителями.
Осуществление научно-технической деятельности может
быть эффективным при наличии ресурсов: кадровых,
материальных, финансовых, информационных и т. д. Эти
ресурсы подразделяются на накопленные, т. е. имеющиеся в
наличии к началу определенного этапа
научно-технической деятельности, и текущие, затрачиваемые в течение
этого этапа. Накопленные ресурсы принято называть
научно-техническим потенциалом, включающим:
1) научно-техническую информацию;
2) людей, владеющих этой информацией, пополняющих
научно-технические знания и использующих их в научно-
технической деятельности;
3) материально-техническую базу научно-технической
деятельности;
4) организационные факторы реализации этой
деятельности.
Научно-технический потенциал (рис. 8.2) находится в
тесном взаимодействии с научным, образовательным,
экономическим и производственным потенциалом общества.
Таким образом, понятие «научно-технический потенциал»
включает в себя научный потенциал, пересекается с
экономическим потенциалом и его частью — производственным
потенциалом, а также с образовательным, как это показано на
рис. 8.3.
Рис. 8.3. Взаимосвязи научно-
технического потенциала.
Потенциал: 1 —
научно-технический; 2 — научный; 3 —
образовательный; 4 —
экономический; 5 — производственный
207

8.3. КРУПНЕЙШИЕ ДОСТИЖЕНИЯ XX в.
В работе В. С. Малова «Прогресс и научно-техническая
деятельность» (М.: Наука, 1991, 99 с.) предложена
приведенная ниже таблица важнейших достижений с начала и
до окончания XX в.
Нововведения
Электрифицированный транспорт (трамвай,
электровоз, судно с электроприводом)
Авиация винтомоторная
Конвейерные производственные системы
Радиолампы и ламповая радиоэлектроника
Радиосвязь и радиовещание
Звуковое кино
Цветное кино
Механические и электромеханические
вычислительные устройства
Дальняя (высокочастотная многоканальная)
телефонная и телеграфная связь
Люминесцентные источники света
Синтетический каучук
Антибиотики
Автоматические линии в машиностроении и
других отраслях обрабатывающей промышленности
Радиолокация
Телевидение
Реактивная авиация
Аналоговые вычислительные машины на
ламповых элементах
Цифровые вычислительные машины на
ламповых элементах
Магнитная запись звуков и звуковых сигналов
Ядерные реакторы
Искусственные белки из нефтехимического и
древесного сырья
Время начала
масштабной
реализации, годы
1900-е
1910-е
1920-е
1930-е
1940-е
208

Продолжение табл.
Нововведения
Синтетическое жидкое моторное масло
Ракетная и космическая техника
Полупроводниковые приборы (транзисторы) и
полупроводниковая электроника
Полимерные материалы (пластмассы, волокна и
ДР-)
Атомные электростанции
Оптические квантовые генераторы (лазеры)
Непрерывное литье заготовок (в сталеплавильном
производстве)
Производство стали прямым восстановлением
обогащенной руды
Применение радиоактивных изотопов,
радиохимическая обработка материалов
Электрофизические и электрохимические
технологии обработки материлов
Микробиологические технологии (кроме генной
инженерии)
Порошковая металлургия
Ультразвуковая диагностика (в промышленной
медицине)
Станки с числовым программным управлением
Электрофотография (ксерография)
Цифровые вычислительные машины на
полупроводниковых приборах (дискретных)
Твердотельная полупроводниковая электроника,
микроэлектроника
Голографические пространственные
изображения
Искусственные алмазы
Цифровые вычислительные машины на
интегральных схемах
Автоматизированное проектирование
Мембранная технология
Время начала
масштабной
реализации, годы
1940-е
1950-е
1940-1970-е
1950-е
1960-е
1970-е
209

Окончание табл.
Нововведения
Композитные материалы
Оптические (волоконные) линии связи
Самораспространяющийся
высокотемпературный синтез
Генная инженерия
Роторно-конвейерные линии обработки
материалов
Промышленные роботы и робототехника
Компьютерная томография
Гибкие автоматизированные производства
Магнитно-гидродинамический генератор
«Высокотемпературные» сверхпроводящие
материалы
Время начала
масштабной
реализации, годы
1970-е
1980-е
1990-е
8.4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ФОРМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
Промышленные формы автоматизации можно разбить
на три этапа.
I этап — механизация автоматической системы машин
(от конца XVIII — начала XIX в. до 70-х гг. XIX в.).
Применяется единичный источник двигательной силы —
паровая машина, превалируют механические технологии.
II этап — электрификация автоматической системы
машин (30 — 50-е гг. XX в.). Условия реализации этого этапа:
1) развитие электротехники как качественно новой
энергетической базы машинного производства и внедрение
индивидуального электропривода;
2) специализация производства, связанная с переходом
от единичного и мелкосерийного к крупносерийному и
массовому производству.
При этом в качестве управляющих устройств в
автоматических машинах использовали уже известные кулачки
и распределительный вал. Первыми
автоматизированными станками были созданные во второй половине XIX в. в
США револьверный станок и деревообрабатывающие
автоматы. В 1873 г. Хр. Спеир создал один из первых ме-
210

таллорежущих автоматов, а в 90-х гг. появились уже мно-
гошпинделъные станки-автоматы.
Автоматизация на электрической основе изменила
многие функции машин. Она привела к появлению
логической функции машин — начался переход к
электромеханическим счетно-режущим и другим технологическим
устройствам.
В связи с массовым производством
машиностроительной продукции возникла необходимость в автоматизации
контроля и управления технологическим процессом. На
основе конвейерного производства стали формироваться
автоматические станочные системы для обработки
деталей и сборки машин. Закрепилось техническое
подчинение рабочего машине. Появилась узкая специализация
металлорежущих станков и рабочих-станочников, труд
которых на конвейере был предельно интенсифицирован.
III этап — электронизация автоматической системы
машин (30 — 50-е гг. XX в. — конец XX в.). Условием
перехода к этому этапу было внедрение электронной
техники и ЭВМ в систему машин. На этой основе получили
дальнейшее развитие электроавтоматизация, гидропривод
и пневмопривод станков.
Генеральным направлением автоматизации стало
оснащение логических контрольно-управляющих и технологических
машин электронной и электронно-вычислительной техникой.
8.5. ПРЕВРАЩЕНИЕ НАУКИ
В НЕПОСРЕДСТВЕННУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНУЮ СИЛУ
Живому труду противопоставляются
систематизированные научные знания, овеществленные в технических
средствах, технологиях, методах организации производства.
Можно выделить три этапа превращения науки в
непосредственную производительную силу.
I этап — развитие статики как раздела механики
машин (с XIV по конец XVIII — начало XIX в.).
Техническими средствами данного этапа, связанного с
мануфактурным способом производства, были простые и сложные
орудия, приводимые в действие руками человека,
животными или силами природы. Основным звеном машины был
двигатель, и она выполняла в основном энергетическую
функцию. Так данные науки целенаправленно
использовались в производственной деятельности.
211

II этап — развитие прикладной механики машин (XVIII
— начало XIX в. до 70-х гг. XIX в.). На этом этапе,
отмеченном фабричным способом производства и началом
промышленной революции, в качестве технических средств
служили системы машин, имеющие один двигатель.
Основными элементами машины были двигатель,
передаточные устройства и рабочий орган; машина выполняет
энергетические и транспортные функции.
На рубеже XVIII-XIX вв. механика машин
ограничивалась двумя разделами:
• кинематикой механизмов, которая занималась
теорией передаточных механизмов;
• динамикой машин, т. е. теоретическим исследованием
паровой машины, включая теплотехнику.
Познанные наукой законы и принципы механического
движения получили воплощение в двигателях и
передаточных устройствах.
В первой половине XIX в. структура прикладной
механики состояла из трех разделов:
• технологии, изучающей действие исполнительного
механизма (рабочего органа);
• прикладной механики, изучающей двигатель;
• прикладной кинематики — науки о механизмах.
III этап — развитие теории машин автоматического
действия (машин-автоматов) (в период с 70-х гг. XIX в. до
50-х гг. XX в.). Техническими средствами данного этапа,
связанного с автоматизированным способом производства,
были системы машин, имеющие автоматически
действующие двигатели. Основными элементами машины были
рабочий орган, передаточный механизм, двигатель; машина
выполняла технологические, энергетические и
транспортные функции. Использовались данные наук: механики,
технологии, электроники. Теория машин-автоматов
представляла собой раздел динамики рабочих машин.
Первоначально машины-автоматы создавались на основе знания
закономерностей механического движения (кривошипно-шатун-
ный механизм, кулачковые механизмы и др.).
IV этап — развитие теории автоматического
управления машинами (с 50-х гг. XX в. до настоящих дней). Этот
этап связан с автоматизированным способом производства,
с началом научно-технической революции. Техническими
средствами стали кибернетическая система машин,
действующих на основе технической реализации различных
форм движения материи в целях получения, преобразова-
212

ния, передачи и использования энергии, материалов и
информации. Основные звенья машины: рабочий орган,
устройства контроля и управления, передаточный механизм,
двигатель; машина выполняла технологические,
энергетические, транспортные, информационные и контрольно-
управляющие функции.
На IV этапе были задействованы такие разделы науки,
как механика, технология, электротехника, электроника
и др. Появились новые технологии: электроискровая,
лазерная, плазменная, электронно-лучевая,
электрохимическая, биотехнология и др. Развивались робототехника,
синергетика, системотехника, информатика.
Формирование четвертого звена системы машин
(устройств контроля и управления) позволило во многом
вытеснить человека непосредственно из производственного
процесса.
Первым устройством автоматического контроля и
управления можно назвать механический регулятор,
применяемый в паровом двигателе.
Во второй половине XIX в. началось формирование
теории автоматического регулирования (Дж. Максвелл, И. А. Выш-
неградский, А. Стодола и др.), объектом исследования
которой стали механические устройства, превращающие
различные виды энергии в механическую энергию — паровые
машины, двигатели внутреннего сгорания, турбины и т. д.
Теория автоматического регулирования поначалу
представляла раздел прикладной механики, поскольку она
объясняла процессы регулирования одного из звеньев системы
машины-двигателя. На базе современной теории
автоматического регулирования и методов механики (главным
образом нелинейной), производится анализ и
проектирование автоматических устройств, функционирование
которых осуществляется на основе знаний физико-химических
и биологических закономерностей.
8.6. КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВЫЕ, СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ
И ДРУГИЕ МАШИНЫ
В 30-е гг. XX в. произошел резкий скачек в развитии
кузнечно-прессового оборудования, без которого не было
бы возможно массовое производство машин. Одно из
ценнейших достоинств этого оборудования — обеспечение
экономии труда и металла: поковки, приближенные по форме
213

к деталям, позволяли
снизить объем механической
обработки. Строительство
мощных прессов началось
в Германии и США в
конце 20-х гг. В нашей стране
в годы первых пятилеток
удельный вес прессов и
механических молотов
отечественного производства
также значительно воз-
Jh рос. Был освоен выпуск
» паровых молотов с массой
j!, падающих частей 1-3 т,
g эксцентриковых прессов с
^ усилием до 500 т и кри-
§ вошипниковых прессов с
§ усилием до 900 т, а так-
2 же ножниц для резки ме-
§ талла и горизонтально-
Ь ковочных машин.
« Повсеместно начинает-
vo ся механизация сельского
g хозяйства. Усовершенству-
>я ются трактора. В США и
я Канаде были изобретены
о сложные машины, совме-
>g щающие функции жатки-
о косилки и молотилки-ком-
а байна. С начала 30-х гг.
^ Запорожский завод «Ком-
2 мунар» приступил к вы-
о пуску комбайнов новой
sl, конструкции. Тогда •Кб
вошли в строй
Саратовский завод комбайнов и
Ростовский завод
сельскохозяйственных машин, на
котором было начато
производство зерноуборочных
комбайнов (рис. 8.4). На
заводе «Коммунар» была
применена конвейерная
система сборки
жаток-лобогреек.

Рис. 8.5. Сельскохозяйственные машины: а — свеклоуборочный
комбайн СКЕМ-3 (Днепропетровск, 1950-1959); б —
рассадопосадочная машина СР-6 (Ростов-на-Дону, 1949-1954)
Появились канавок опалки, машины для уборки овощей.
В конце 30-х гг. были созданы свеклоуборочные
комбайны (рис. 8.5).
Зерноуборочные комбайны оснащались
дополнительными приспособлениями, позволяющими собирать разные
сельскохозяйственные культуры. Так, кукурузоуборочный
комбайн уже срезает высокий кукурузный стебель,
отделяет от него початок и дробит стебель на мелкие кусочки
(после дополнительной обработки из этой массы готовят
корм для скота — силос). Льноуборочный комбайн
сначала осторожно вытягивает нежные стебельки льна из зем-
215

ли, стальными гребенками счесывает с них коробочки с
семенами и листочки, а потом связывает стебельки в снопы.
Специальный комбайн для уборки сахарной свеклы стальными
пальцами захватывает ботву, выдергивает растение из земли,
отрезает ножом зелень и стряхивает прилипшую землю.
Картофелеуборочный комбайн сначала подкапывает большой
пласт земли и осторожно,чтобы не повредить клубни,
размельчает его. Затем на прутковом транспортере за счет
перемещения и одновременного встряхивания картофель
освобождается от земли и уже чистым подается в кузов грузовика.
Помимо перечисленных комбайнов инженеры
продолжают создавать и совершенствовать машины для уборки
других видов зерновых и овощей.
Основой энергетического машиностроения стала
турбина. Габариты турбин и их мощность непрерывно росли.
Так, еще в 30-е гг. на Ленинградском металлическом
заводе была построена турбина мощностью 100 мВт. Тогда
же приступили к использованию электростанций,
работающих от таких источников энергии, как солнечная
радиация (рис. 8.6, а) и сила ветра (рис. 8.6, б).
Развивалось транспортное машиностроение. В 1924 г.
советский инженер Яков Моисеевич Гаккель
спроектировал и построил первый в мире магистральный тепловоз
(рис. 8.7, а), а в 1932 г. Коломенский завод приступил к
его серийному изготовлению. Первый советский
магистральный электровоз был построен в 1932 г. (рис. 8.7, б).
Развивалось самолетостроение. В 1933 г. под руководством
советского авиаконструктора Константина Александровича
Калинина в Харькове был построен самолет К-7 на 120
пассажиров — один из самых больших для того времени. Он имел
семь двигателей. В 30-х гг. под руководством Андрея
Николаевича Туполева (1888-1972) было создано большое семейство
самолетов АНТ (рис. 8.8). На самолете АНТ-25 был впервые
осуществлен беспосадочный перелет Москва — Северный
полюс — Ванкувер (США).
Первая подземная железная дорога появилась в Лондоне.
Ее открытие состоялось 10 января 1863 г. Длина линии
достигала всего 6 км, а объем перевозок за день составлял лишь
26 тысяч человек. Пассажирский поезд вез локомотив,
работающий на паре. От сжигания угольного топлива
образовывалось много дыма и сажи. При прохождении тоннеля двери
вагона необходимо было закрывать, о чем напоминало
объявление: «Проезд тоннелем в открытом вагоне смертельно
опасен». Так было до 1906 г., пока участок подземки не
электрифицировали.
216

а)
■""' "" .r$i
-■.'■'. ■ *\i--
: . " ■'vv-:1_
•' '.'< '. _■
л. '■ ^ '
-S ,^a2Mtf
<гШ
б)
Рис. 8.6. Нетрадиционные источники энергии: а —
солнечная электростанция (Узбекистан, 1977); б —
полуавтоматическая ветроэлектрическая станция Д-20 с тепловым
резервным двигателем
217

N3
оо
а)
б)
!«ЧЙТЕ
л.
Ч
,4^
1*
iihmi
Рис. 8.7. Железнодорожные локомотивы: а — магистральный тепловоз серии Щэл1; б — первый
электровоз серии ВЛ19
Ж ■ V
советский

а)
б)
:-2l
' «ъЖШну*. 4нг™,ч*^ .-^йа*»»*»»^.*
«О
Рис. 8.8. Первые советские самолеты: а — самолет К-5, 1929 г.; б — самолет АНТ-35,
1936 г.

После лондонского опыта метростроительство
получило развитие в других европейских и американских
городах. В 1868 г. была построена первая линия в Нью-Йорке,
затем в Чикаго, Бостоне; в 1896 г. появилось метро в
Будапеште и Глазго. В Париже первая линия метро стала
действовать в 1900 г.
Попытки создания метрополитена в Москве относятся
к началу XX в. В 1902 г. Московская городская дума в
присутствии репортеров заслушала сообщение инженера
Балинскогр о «Постройке внеуличной железной дороги в
Москве», в котором автор проекта обосновал
преимущество новогр вида транспорта (метрополитена) и доходность
вложения вкладчиками средств в создание «внеуличной
железной дороги«. Решение Думы было кратким:
«Господину Балинскому в его домогательствах отказать». Так
была похоронена инженерная идея, воплотиться в жизнь
которой было суждено лишь при Советской власти.
Развитию отечественного метростроительства положил
начало Московский метрополитен, первые линии
которого вступили в строй 15 мая 1935 г. (рис. 8.9) Первые
линии: Кировско-Фрунзенская от станции «Сокольники» до
станции «ЦПКиО им. А. М. Горького» и Арбатская от
«Охотного ряда» до «Смоленской» имели общую
протяженность только 11,4 км и 13 станций.
Линии метрополитена строятся трех типов: глубокого,
мелкого заложения и наземного, что соответствует
способам их прокладки — закрытому (тоннельному) и
открытому. Для каждого способа прокладки линии разработана
своя технология.
Для проходки тоннелей метрополитена используется
чаще всего щитовой метод. Применение проходческого
щита, представляющего собой горизонтальный стальной
цилиндр, ijio контуру которого укреплены домкраты,
позволяет избежать осадки расположенных на поверхности
строений при выемке грунта из тоннеля. Внутри такого
щита обделка тоннеля, т. е. его покрытие, постоянная
крепь, выполняется либо из сборных чугунных элементов
(тюбингов), что необходимо в водоносных грунтах, либо
из железобетонных — для сухих грунтов. Элементы
обделки имеют вид колец различного диаметра: для станций
метро — 8,5 м и более; для перегонных тоннелей между
станциями — 5,5 м.
Механизация в горном деле быстро развивалась в годы
первой и второй пятилеток. Был налажен выпуск врубо-
220

а)
«з*
в)
^^^^ш^^^М^аа^^т^Ш^^' <Ж^**е$!$т«?Щг&
„J ..*^—^g. - ^ -
— j. -Аа-дакгиааыййяал-яяв^"*^,,--»!^
j«'> U
to
Рис. 8.9. Московский метрополитен: а — станция московского метро; б — схема первой очереди
московского метрополитена; в — мотор-вагонная секция московского метрополитена

222

Рис. 8.10. Строительная техника: а — подвесной грузонесущий конвейер; б — винтовой конвейер; в — контейнерный
козловый кран; г — кран-штабелер; д — мостовой электрический кран; е — мостовой грейферный
перегружатель; ж — кран с лапами; з — кран с управляемыми клещами (начало)
со
со

ч
я вых и навалочных машин, кон-
о вейеров, шахтных лебедок и
насосов, буровых машин. Созда-
Ё ние врубовых машин и на их
'S основе угольных комбайнов
и стало фактором дальнейшего
§ развития метростроя.
о В годы первых пятилеток
о значительно возросло производ-
g ство строительных и дорожных
s машин (рис. 8.10). Отечествен-
'S ные заводы освоили производ-
и ство бетономешалок, растворо-
g мешалок и приступили к серий-
8 ному выпуску экскаваторов. На
строительстве появились
ленточные транспортеры сначала
импортного, а затем
отечественного производства. На ряде за-
I
ч
к
х х водов осваивалось производство
55 g- пневматических компрессоров,
g g что позволило повысить уро-
| к вень механизации трудоемких
£ ° работ и обеспечить их безопас-
| § ность. Был создан и электроме-
« 2 ханический инструмент, при по-
и мощи которого удалось механи-
g. зировать многие трудоемкие
,я работы при строительстве и в
| машиностроении.
ч Быстрый рост машиностро-
^ ения поставил новые задачи пе-
g ред металлургией: советские
| заводы начали осваивать про-
а изводство тяжелой металлур-
'щ гической техники. Закончи-
« лась реконструкция Старокра-
g маторского завода и вступила
| в строй первая очередь
Новокраматорского завода. В 30-х гг. на
о заводе «Запорожсталь» был по-
od строен мощный обжимной
g двухвалковый прокатный стан,
^ предназначенный для проката
cd
О

слябов. Одной из самых больших современных машин
является блюминг — мощный обжимной прокатный стан, на
котором можно прокатывать слитки массой до 20 т.
Первый советский блюминг, изготовленный на Ижор-
ском заводе, начал работать на Макеевском
металлургическом заводе.
8.7. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
И ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
В Древней Греции и Риме для облегчения вычислений
пользовались абаком, представляющим собой доску с
желобками, в которые клали камешки, заменяющие то или
другое число.
В дальнейшем камешки заменили косточками, которые
помещали на рамку с проволокой. Такие счеты появились
в Древнем Китае и Японии, в России (русские счеты).
Для умножения и деления на счетах приспособили
палочки Непера, которые были описаны в 1617 г.
изобретателем логарифмов (греч. logas — отношение + arihmas —
число) шотландским математиком Джоном Непером (1550-
1617). В 1623 г. английский математик Э. Гатнер изобрел
логарифмическую линейку, на которой сложение отрезков
осуществлялось с помощью циркуля. Затем, в 1630 г.,
вместо циркуля английский математик У. Стред применил
движок. После этого линейки приобрели современный вид.
В XVII в. появляются счетные машины, позволяющие
производить различные финансовые операции,
инженерные и прочие расчеты с большой точностью. В 1642 г.
французский ученый Блез Паскаль (1623-1662) изобрел
машину для арифметических вычислений, однако
практически первую машину, выполняющую четыре
арифметических действия, соорудил немецкий часовщик Ф. Ган в
1790 г.
Первую универсальную вычислительную машину,
способную выполнять любые арифметические действия,
сконструировал и изготовил в 1842 г. английский ученый Чарлз
Бэббидж (1791-1871). Механическая вычислительная
машина Бэббиджа содержала 96 зубчатых колес на 24 осях.
Петербургский механик Вильгольд Теофил Однер в 1874 г.
внес существенные изменения в конструкцию счетных машин,
применив колесо с выдвигающимися зубцами — арифмометр
(греч. arithmos — число + metreo — измеряю).
225

В СССР до 50-х гг. XX в. выпускались арифмометры
«Феликс», которые были тогда основными
вычислительными машинами. Практическая скорость вычислений в
арифмометрах Составляла не более 1000 операций в
течение 8-часового рабочего дня.
В целях машинной обработки информации в 40-х гг.
были созданы счетно-информационные машины. В этих
машинах исходные данные наносятся на перфорационные
карты, которые затем вводятся в машину, и далее без
вмешательства человека машины считывают содержащиеся в
них данные и выполняют все необходимые
вычислительные операции.
Развитие радиоэлектроники привело к созданию
электронных вычислительных машин (ЭВМ). В 1941 г.
американский инженер Д.П. Эккерт и физик Д.У. Маугли
сконструировали в Пенсильванском университете первую
цифровую вычислительную машину, которая предназначалась
для решения задач баллистики. Эта ЭВМ «ЭНИАК»
(«ЭНИАК» — название от английских слов «электронный
цифровой интегратор и вычислитель») имела 18 тысяч
ламп и 1500 реле. Для размещения машины необходим
был зал площадью в 150-200 м2. Машина позволяла за 1 с
производить 300 операций умножения и 5000 сложений
многоразрядных чисел, потребляя мощность до 150 кВт.
ЭВМ обеспечивали решение разнообразных задач с
высокой точностью.
В СССР в 1950 г. вступила в действие малая
электронная счетная машина (МЭСМ), разработанная советским
академиком С. А. Лебедевым (1902-1974). Машина
оперировала 20-разрядными двойными кодами с быстродействием
50 операций в секунду, имея оперативную память в 100
ячеек на электронных лампах.
В 1952 г. была введена в строй большая электронная
счетная машина (БЭСМ) в Институте точной механики и
вычислительной техники АН СССР, разработанная под
руководством С. А. Лебедева. Машина занимала несколько
залов, имела 5500 радиоламп, 31 тысячу конденсаторов,
30 тысяч сопротивлений и других радиотехнических
деталей. За одну секунду БЭСМ выполняет до 8000
арифметических действий. За 20 ч на БЭСМ были решены задачи
с 800 уравнениями, требовавшими до 250 млн
арифметических действий.
Затем были разработаны серийные ЭВМ «Урал»,
«Стрела», «Киев», «Минск».
226

В первом поколении ЭВМ использовались электронные
лампы, затем транзисторы, микросхемы и интегральные
схемы, позволяющие производить до 100 млрд операций в
секунду.
Машины становятся более компактными, появляются
мини-ЭВМ, персональные ЭВМ, супер-ЭВМ, получившие
название «компьютеры» (от лат. computo — считать,
вычислять).
Первые серийные ЭВМ на транзисторах появились в
1958 г. одновременно в США, ФРГ и Японии. В 1959 г. в
СССР была изгогтовлена настольная (персональная) ЭВМ
«Нева-1». Эта вычислительная машина была создана под
руководством выдающегося математика и экономиста,
академика, лауреата Нобелевской премии Леонида
Витальевича Канторовича (1912-1986). «Нева-1» состояла из 27
счетчиков, 46 реле и 130 полупроводниковых диодов,
весила 18 кг, выполняла сложение и вычитание за 0,2 с,
умножение и деление за 4-5 с.
В 1962 г. начался массовый выпуск интегральных
микросхем, но уже в 1961 г. была создана экспериментальная
ЭВМ на 587 микросхемах. В 1964 г. фирма «IBM» —
International Business Machines — наладила выпуск
машин IBM-360 — первой массовой серии ЭВМ на
интегральных элементах. Впервые тогда стало возможным
связывать машины в комплексы и без всяких переделок
переносить программы, написанные для одной ЭВМ, на любую
другую из этой серии. Так была осуществлена
стандартизация аппаратного и программного обеспечения ЭВМ.
Всего в серию входило девять машин разного уровня
сложности с временем выполнения операции сложения от 206 до
0,18 мкс. За несколько лет было реализовано 19 тысяч
компьютеров этой серии разных классов, из чего можно
заключить, что с появлением машин третьего поколения
спрос на ЭВМ вырос еще больше. Их стали приобретать
многие промышленные и торговые фирмы. Созданные в
1971 г. микропроцессоры фирмы «Интел» имели
чрезвычайный коммерческий успех, так как при небольшой
стоимости обеспечивали решение достаточно больпюго круга
оперативных задач. В 1976 г. появились первые машины
четвертого поколения на больших интегральных схемах —
американские «Крей-1» и «Крей-2» с быстродействием 100 млн
операций в секунду. Они содержали около 300 тысяч
чипов (микросхем).
227

С 1970 г. появляется разнообразная «малая техника» —
калькуляторы (от лат. capculo — подсчитывать).
В ряде стран разработаны системы информационных
услуг, связанных с разработкой накопленной информации и
доведением ее до потребителя в удобной для него форме с
применением соответствующих технических средств.
Информация накапливается в банках данных по всем областям
науки и техники. Доступ к этой базе при кабельном
телевидении можно получить на экране телевизора, имеющего
несложную приставку. Эта система «телетекста» проста в
использовании и имеет недорогие устройства декодировки.
Затем были разработаны системы видеотекста «Юронт»,
«Таймыр», «Сакадзе» и глобальная сеть Интернет.
В истории человечества насчитываются три
информационные революции. Первая была вызвана изобретением
письменности, вторая — книгопечатанием. Сейчас мы
находимся в начале третьей информационной революции,
которая в перспективе должна качественно изменить все
условия жизни человека. Она связана с появлением
глобальной информационной компьютерной сети Интернет, по
праву считающейся одним из самых впечатляющих
созданий современной техники.
Начало существованию Интернета положило в январе
1969 г. распоряжение правительства США. В том году
группа ученых (их работу финансировало Управление
перспективных исследований (APRA), которое являлось
подразделением Министерства обороны США) объединила в
единую систему несколько компьютеров — хранителей
стратегически важной информации.
К 1980 г. по примеру APRA было создано несколько
других национальных компьютерных сетей, соединяющих
различные общества, группы и организации (например,
CSNET — объединяющая исследователей в области
вычислительной техники и программирования). Была
предусмотрена система обмена информацией между ними. Это
объединение получило название Интернет.
8.8. ИСТОРИЯ РОБОТОТЕХНИКИ
Развитие электротехники, вычислительной техники и
машиностроения привело к появлению принципиально
новых машин для автоматизированного производства —
роботов, лазеров, роторных линий и т. д.
228

Робот (чеш. robot — подневольный труд) — машина,
которая почти полностью выполняет функции человека
(иногда животных) при взаимодействии с окружающим
миром. Термин «робот» был впервые употреблен чешским
писателем К.Чапеком (1890-1938) в драме «R. U. R« («Рос-
сумовские универсальные роботы») о восстании роботов,
т. е. механических людей, написанной им в 1920 г.
В первой половине XVIII в. французский механик Жак
де Вокансон создал механического флейтиста и
свирельщика, который правой рукой бил в бубен, а левой играл
на свирели и при этом еще прищелкивал языком.
Особенно прославились своими механическими куклами
швейцарские часовые мастера Пьер (отец) и Анри (сын) Дроз.
Пьер Дроз вначале начал пристраивать к часам разные
дополнительные механизмы, например: к маятниковым
часам приделал пастушка с собачкой. Когда часовая стрелка
подходила к какому-либо часу, пастушок подносил ко рту
флейту и свистел столько раз, сколько должно пробить
часов. У ног пастушка лежала собачка, которая охраняла
корзину с яблоками. Стоило кому-нибудь дотронуться до
фруктов, как лай собачки прекращался. Эти часы были
проданы после демонстрации в Мадриде королю Испании
Фердинанду II. В 1770 г. был изготовлен первый
механический человек — «пишущий мальчик», который был
ростом с пятилетнего ребенка. Он сидел на скамейке перед
столиком и в правой руке держал гусиное перо, которое
макал в чернильницу, после чего писал разные слова. Во
время письма мальчик двигал головой. Окончив работу,
он посыпал лист бумаги песком для высушивания чернил,
а потом стряхивал его. Весь приводной механизм
размещался внутри фигуры мальчика.
Затем Пьер Дроз вместе с сыном изготовили рисующего
мальчика и музыкантшу, которая играла на фисгармонии,
ударяя пальцами по клавишам. Перед началом игры
музыкантша просматривала ноты и делала рукой некоторые
предварительные движения. Во время игры она
поворачивала голову и водила глазами, как бы следя за
положением рук. Ее грудь подымалась и опускалась, как будто она
дышала. Окончив игру, музыкантша поворачивала
голову, благодаря слушателей за одобрение.
Свои творения Дроз продемонстрировал в 1774 г. на
выставке в Париже. Движения трех механических людей
были так естественны, что зрители считали их живыми
людьми. Только после показа сложного механизма со сто-
229

роны сцены зрители убеждались в том, что перед ними
произведения техники, а не живые существа. Эти
механические игрушки сохранились до наших дней и хранятся в
Музее изобразительных искусств города Невшателя в
Швейцарии.
Источником движения всех трех фигур является
часовой механизм с заводной пружиной. Эти механизмы стали
называть андроидами в честь молодого талантливого
изобретателя механических людей Анри Дроза.
Вершиной искусства изготовления механических кукол
считается «Храм очарований», открытый 150 лет назад в
Петербурге изобретателем А. М. Гамулецким. Над
площадкой лестницы парила женская позолоченная фигура,
которая удерживалась магнитными силами. В руке она держала
волторну, а как только гости ступали на площадку,
подносила ее к губам и начинала играть, шевеля пальцами как
настоящий музыкант. У дверей кабинета гостей встречали
механические слуги и кланялись им. Дом был полон
механических животных: хлопал крыльями петух, лаяла собака,
выгибала спину и мяукала кошка, ползала и шипела змея.
В 1893 г. был построен андроид, который двигался со
скоростью 14 км/ч за счет паровой машины, спрятанной в
корпусе, а дымовая труба была замаскирована под сигару.
На всех выставках технического творчества в 60-70 гг.
XX в. обязательно демонстрировались роботы, которые
здоровались с посетителями, двигались по выставке,
выполняли несложные движения. В устройстве роботов
использовались электродвигатели, магнитофоны, различные
датчики, гидравлические усилители и другие современные
приборы и механизмы.
Постепенно от роботов-игрушек перешли к созданию
роботов-тружеников, которые способны заменить человека на
тяжелых монотонных работах: у грохочущих прессов,
огнедышащих печей, на запыленных складах цемента.
Промышленный робот согласно определению, данному
на XI Международном симпозиуме в Токио,
представляет собой многофункциональный манипулятор (от лат.
maniputas — пригорошня, горсть; manys — рука) с
возможностью многократного программирования,
предназначенный для перемещения и обработки материалов,
деталей, инструментов или специальных узлов в целях
выполнения различных задач.
Промышленные роботы имеют «руки», обладающие
несколькими степенями свободы, захватывающие устройства
230

или специальные транспортирующие приспособления. Они
несут функции, аналогичные функциям человеческих рук,
и могут совершать два или более движений, таких как
поворот, выдвижение, вертикальное или горизонтальное
перемещение, качание и др., для выполнения операций,
связанных с пространственными перемещениями зажатых или
удерживаемых деталей.
Роботы действуют по программе, записанной на
специальном носителе информации, без вмешательства
человека. Их можно быстро переналаживать на изготовление
новой продукции, поменяв лишь программу, хранящуюся
в памяти робота. Это значительно повышает выработку и
снижает расходы сырья, материалов и др.
Первоначально роботы стали применять в
автомобильной промышленности для выполнения сравнительно
простых технологических операций по металлообработке,
сварке и окраске машин.
В нашей стране промышленные роботы начали
использовать с 1971 г., а с 1972 г. было налажено их серийное
производство.
Роботы первого поколения (рис. 8.11, а) внешне не
похожи на человека. Только их манипулятор напоминает
человеческую руку, а захват — ее кисть.
На Петродворцовом часовом заводе роботы производят
сборку механизма часов. В судовых доках многорукий
робот, весящий всего 15 кг, выполняет многие работы по
ремонту судов: очистку, шлифование, окраску, притирку
Рис. 8.11. Промышленные роботы: а — робот первого поколения; б —
сварочный робот
231

и др. Роботы-манипуляторы с дистанционным
управлением широко используются для работы в условиях
относительной недоступности, например крупный сварочный
робот (рис. 8.11, б), а также в опасных и вредных для
человека условиях, например в атомной промышленности для
работы с радиоактивными веществами. Подводные
роботы-манипуляторы захватывают образцы породы со дна
моря и управляют работой подводной буровой установки.
В конце 60-х гг. появились роботы второго поколения,
которые имеют «органы чувств« — разнообразные
датчики, собирающие информацию о предметах окружающего
мира, их свойствах и взаимодействии; на основе этих
данных формируется модель и принимается решение о
последовательности действий, которые реализуются
исполнительными механизмами. Манипуляторы-роботы
снабжены датчиками, регистрирующими цвет, размер и т. д.
Роботы третьего поколения наделены свойством
анализировать возникшие ситуации, принимать решения, решать
задачи, обучаться. Их начали разрабатывать с 1975 г.
8.9. СОЗДАНИЕ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
Началом космической эры является 4 октября 1957 г., когда
в СССР был произведен ракетой Р-7 (рис. 8.12) запуск первого
в мире искусственного спутника Земли (рис. 8.13, а).
Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см
и массой 83,6 кг с четырьмя штыревыми антеннами
длиной 2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника
размещались аппаратура и источники питания. С помощью
спутника была впервые измерена плотность верхних слоев
атмосферы, получены данные о распространении
радиосигналов в ионосфере, отработаны вопросы выведения на
орбиту, тепловой режим и др.
3 ноября 1957 г. в СССР был запущен второй спутник
Земли (рис. 8.13, б) с собакой Лайкой на борту,
находящейся в отдельной герметичной кабине. Поведение собаки
в невесомости регистрировалось с помощью специальной
телеметрической системы. На спутнике были
расположены научные приборы для исследования космических
лучей и излучения Солнца.
Первый американский спутник Земли «Эксплорер-1»
был выведен на орбиту 31 января 1958 г. Спутник имел
длину 1 м и диаметр 15,2 см, массу 4,8 кг. С помощью
232

to
05
05
ОС «Салют»
КА «Вега»
Спутник КА «Луна»
КА «Молния» КК «Восход»
КК «Восток» {Щ Ц
А
РН «Восток»
РН «Союз»
РН «Протон» РН
«Космос»
Рис. 8.12. Ракетоносители (РН — ракетоноситель, КА — космический аппарат, КК —
космический корабль, ОС — орбитальная станция)

Рис. 8.13. Искусственные спутники Земли: а — первый;
б — второй; в — третий
этого спутника были открыты окружающие Землю
радиационные пояса.
2 января 1959 г. в СССР на орбиту спутника Солнца
был запущен аппарат «Луна-1» массой 361,3 кг, который
пролетел на расстоянии 5500 км от Луны (рис. 8.14, а).
Первый в мире полет на другое небесное тело
совершила «Луна-2» (рис. 8.14, б), запущенная 12 сентября 1959 г.
Приборы, размещенные в 390-килограммовой сфере,
показали, что Луна не имеет магнитного поля и
радиационного пояса.
С помощью автоматической межпланетной станции
«Луна-3» (рис. 8.14, в), запущенной 4 октября 1959 г.,
234

Рис. 8.14. Межпланетные станции: а — «Луна-1»; б — «Луна-2»;
в — «Луна-3»
была сфотографирована обратная сторона Луны,
невидимая с Земли.
Первый в мире полет человека в космическое
пространство состоялся 12 апреля 1961 г. в 9 ч 7 мин по
московскому времени. С космодрома Байконур в Казахстане
стартовала межконтинентальная баллистическая ракета Р-7,
в носовом отсеке которой размещался пилотируемый
космический корабль «Восток» (рис. 8.15, а) с майором ВВС
Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Космический
корабль совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На
108 мин после запуска спускаемый аппарат в виде сферы
диаметром 2,3 м приземлился в районе деревни Смеловки
Саратовской области. Управление кораблем
осуществлялось автоматически и космонавтом.
Первым американским космонавтом стал капитан 3-го
ранга Алан Шепард. На космическом корабле «Мерку-
рий-3», запущенном 5 мая 1961 г. с мыса Канаверал с
помощью баллистической ракеты «Редстоун», он
поднялся над землей на 186 км и провел в полете 15 мин 22 с до
235

V. л
fJ^^R^r1
п \ /
236

д) Орбитальная станция «Мир»
Антенна системы сближения
Антенна системы
сближения
Антенна спутниковой
связи
Каюта
Двигатели
ориентации
и стабилизации
г Стыковочный
агрегат / Центральный пост
управления Стол
Стыковочный
агрегат
Маршевый двигатель
\ с крышкой на сопле
амера для удаления
отходов
Рис. 8.15. Космические аппраты: а — «Восток»; б — «Восход-2»; в — «Союз»; г — «Салют»; д — «Мир»
to
со
-3

посадки в Атлантическом океане. Но «Меркурий-3» не
достиг околоземной орбиты.
Космонавтом США, достигшим околоземной орбиты,
стал подполковник ВМФ Джон Гленн, совершивший
полет на корабле «Меркурий-6» 20 февраля 1962 г. Гленн
совершил три витка вокруг Земли до успешной посадки,
продолжительность полета составила 2 ч 55 мин.
Первый выход человека в открытый космос осуществил
советский космонавт Павел Архипович Леонов, совершивший
полет на космическом корабле «Восход-2« (см. рис. 8.12, б)
18 марта 1965 г. вместе с командиром корабля
полковником Павлом Ивановичем Беляевым. Космонавт с
автономной системой жизнеобеспечения находился вне кабины
космического корабля в течение 20 мин, временами
отдаляясь от корабля на расстояние до 5 м. Во время выхода
он был соединен с кораблем только телефонным и
телеметрическим кабелями.
3 июня 1965 г. выход в открытый космос осуществил
американский космонавт Эдвард Уайт, совершивший
космический полет вместе с Джеймсом Макдивиттом. Уайт
провел вне кабины 21 мин, проверяя возможности
маневра в космосе с помощью ручного реактивного пистолета
на сжатом газе.
В июле 1964 г. в США был произведен запуск на Луну
аппарата «Рейджер-7», который передал на Землю более
4300 высококачественных телевизионных изображений
Луны, полученных перед контактом с поверхностью.
В феврале 1966 г. в СССР была запущена
автоматическая межпланетная станция «Луна-9», впервые
совершившая мягкую посадку на Луну. После запуска
автоматической межпланетной станции «Луна-17» и успешной
посадки с посадочной ступени был спущен аппарат «Луноход-1»
(рис. 8.16). В течение 10 мин работы «Луноход-1»,
управляемый с Земли по радио, прошел по лунной поверхности
более 10,5 км.
В 1967 г. успешный полет совершила советская
станция «Венера-4». С помощью аппарата, спущенного на
поверхность Венеры, было установлено, что температура
планеты составляет 475°С, а давление 15 атм, а атмосфера
полностью состоит из углекислого газа.
Первой совершила посадку на Марс советская
автоматическая межпланетная станция «Марс-2». В составе
грунта были обнаружены 15-20 % кремния, 14 % железа,
кальций, алюминий, сера, титан, магний, цезий и калий.
238

Рис. 8.16. Самоходный аппарат «Луноход-1
В составе воздуха были зафиксированы 95 % углекислого
газа, 2,7 % азота и признаки наличия кислорода, аргона и
водяного пара.
В соответствии с программой «Аполлон» в период с 1969
по 1972 г. к Луне было направлено девять экспедиций,
шесть из которых завершились высадкой 12 астронавтов
на поверхность Луны: от океана Бури на западе до хребта
Тавр на востоке. Первые американские космонавты Нил
Армстронг и Эдвин Олдрин совершили посадку в лунной
кабине «Орел» 20 июля 1969 г. в 20 ч 17 мин 43 с по
Гринвичу. Армстронг провел на Луне 2 ч 31 мин. Космонавты
сделали много снимков лунного ландшафта, собрали 22 кг
образцов лунного грунта.
Первые астронавты «Аполлона-11» прошли пешком по
Луне 100 м, а астронавты последней экспедиции на «Апол-
лоне-17», высадившемся на планету в декабре 1972 г.,
проехали на электромобиле 35 км. На Луне не найдено
никаких признаков жизни.
19 апреля 1971 г. на околоземную орбиту
ракетоносителем «Протон» была выведена первая в мире орбитальная
космическая станция «Салют-1». Станция состояла из трех
основных отсеков — переходного, рабочего и агрегатного,
представляющих собой цилиндры диаметром 2,9, 4,15 и 2,2 м
соответственно. На космической станции «Салют-1» отрабо-
239

тал один экипаж в составе Г. Добровольского, В. Пацаева и
В. Волкова, погибший при возращении на Землю. Всего
успешно отработали семь станций серии «Салют» (рис. 8.15, г).
В феврале 1981 г. в СССР была выведена в космос
орбитальная станция нового поколения «Мир» (рис. 8.15, д).
Станция «Мир» служила связующим звеном,
объединившим различные агрегаты в одно целое. Она выполняла
роль центра, откуда экипаж управлял всем орбитальным
комплексом. Станция «Мир» была затоплена в 2001 г.,
после того как были исчерпаны ее ресурс и резервы
финансирования.
В настоящее время функционируют первые блоки новой
российско-американской станции «Альфа». Работы на
орбите по ее созданию должны были закончиться в 2004 г.
8.10. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Яркой страницей в развитии и техники и технологии
является открытие и использование ядерной энергии.
В 1895 г. немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген
(1845-1923) в ходе изучения свойств электрического тока
в разреженных газах с помощью двух электронных
трубок и индукционной катушки открыл новый вид
излучения, получивший в дальнейшем название рентгеновского.
Он разработал конструкцию ионной рентгеновской трубки
и изучил свойства Х-лучей. Их нельзя увидеть, но можно
наблюдать, так как они, воздействуя на
флюоресцирующий экран, вызывают его свечение. Лучи обладают
большой проникающей способностью, что было доказано при
прохождении ими через плотный картон, оловянную
бумагу, алюминий и пр. Рентген сфотографировал
деревянную шкатулку с латунными гирьками, руку своей жены,
охотничье ружье и т. д. В 1901 г. Рентген получил
Нобелевскую премию за свое открытие.
Французский физик Антуан Беккерель (1852-1908),
изучая действие различных люминесцентных веществ,
установил в 1896 г., что соли урана производят
самопроизвольное излучение, не имеющее ничего общего с
люминесцентным излучением. Это явление получило название
естественной радиоактивности.
Явлением радиоактивности заинтересовались супруги
Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) и Пьер Кюри (1859-
1906). Путем многократного химического растворения и
240

выпаривания растворов они изучали радиоактивность
полученных веществ с помощью ионизирующего действия
на заряженный электроскоп. Для повышения
чувствительности супруги воспользовались компенсационным методом,
основанным на пьезоэлектрических свойствах кварца.
В результате была измерена интенсивность излучения
различных минералов, солей и металлического урана, а
также установлено, что радиоактивностью обладают
минералы тория, не содержащие уран.
Уран, открытый в 1789 г. немецким химиком М. Г. Клап-
ротом, назвали в честь планеты Уран. В древнегреческой
мифологии Уран — бог неба, супруг Геи (Земли), отец
титанов и сторуких исполинов. Природный уран состоит из
смеси трех изотопов: U=99,27% с периодом
полураспада Т1/2=4,51109 лет, 235U=0,7024% (Т1/2=7,13108 лет) и
234U=0,0057% (Т1/2=2,46 • 105 лет). Атомный номер урана
равен 92, атомная масса — 238,029. Уран является
основным ядерным топливом.
Торий, открытый в 1828 г. шведским химиком Й. Я. Бер-
целиусом (1779-1848), назван по имени бога грома, в
скандинавской мифологии — Тора. Природный торий
практически состоит из изотопов 232Th с периодом полураспада
Т1/2=1>391010 лет и ничтожного количества (1,37-10-2 %)
короткоживущих изотопов 234Th, 231Th и 227Th. Атомный
номер тория 90, атомная масса 232,038. Торий является
сырьем для получения ядерного топлива в специальных
реакторах.
При измерении интенсивности излучения урановой
смоляной руды оказалось, что она в четыре раза выше, чем у
урана. Следовательно, в этой руде содержится неизвестный
элемент, обладающий высокой активностью. После
напряженной работы в тяжелых условиях в 1898 г. удалось
получить полоний, названный по имени родной страны
Марии, а в декабре — радий (лат. radias — луч). В 1910 г.
М. Склодовская-Кюри и А. Дебьюери получили радий в
свободном состоянии в виде металла серебристо-белого цвета.
В 1903 г. А. Беккерель, П. Кюри и М. Склодовская-
Кюри стали лауреатами Нобелевской премии за открытие
радиоактивности и исследование явлений
радиоактивности, а в 1911 г. М. Склодовской-Кюри была вручена
Нобелевская премия по химии за получение радия в
металлическом состоянии.
Полоний в свободном состоянии представляет собой
мягкий серебристо-белый металл плотностью 9,3103кг/м3 с
241

7,плав=1162 °С. Атомный номер полония — 84. Он имеет
25 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 194
до 218. Наиболее устойчивым является радиоактивный
210Ро с перодом полураспада Т1/2=138 сут. Этот изотоп
используется для получения нейтронов в атомных
электрических батарейках с длительным сроком службы,
устанавливаемых на спутниках «Космос-84», «Космос-89» и
др. Он является компонентом естественных
радиоактивных выпадений и накапливается в растениях, воде, пище,
в различных организмах.
Радий присутствует во всех урановых минералах,
причем на 3 т урана приходится 1 г радия. Радий —
серебристо-белый блестящий металл, быстро тускнеющий на
воздухе. Плотность 5,5103 кг/м3, температура плавления
1140 °С. Атомный номер 31 с изотопами, имеющими
массовые числа 213, 215, 219-230. Он нашел применение в
медицине и технике для приготовления светящихся
составов и пр. Вреден в больших количествах для человека,
вызывает остеопороз, самопроизвольные переломы,
опухоли.
Открытие радия привлекло к изучению явления
радиоактивности, теории строения атома и ядерной физики
таких известных ученых, как Э. Резерфорд (1871-1937),
А. Эйнштейн (1879-1955), X. Гефер (1882-1945), Ф. Сод-
ди (1877-1956), Ч. Вильсон (1869-1959), К. Фалис (1887-
1975), У. Крукс (1832-1919), Г. Мозли (1887-1915),
Н. Бор (1885-1962, Ч. Чедвик (1891-1974), В. Гейзенберг
(1901-1976) и др.
В 1938 г. Лизе Майтнер (1878-1968), Отто Ган (1876-
1968) совместно с Фрицем Штриссманом (1902-1980)
открыли деление ядер урана в результате бомбардировки
нейтронами на два более легких ядра: радиоактивное ядро
бария с числом ядерных зарядов 56 и ядро инертных
газов с числом зарядов 36. При сложении они давали число
92, равное ядерному заряду урана. Это открытие стало
отсчетом новой эры в истории человечества, проложило
дорогу к покорению энергии атомного ядра. Л. Майтнер и
О. Фриш (1904-1979) в 1938 г. определили количество
энергии, которая высвобождается при расщеплении
урана: она в миллионы раз больше, чем энергия, выделяемая
при превращении таких же количеств углерода в
углекислый газ в процессе горения. При этом было установлено,
что процесс расщепления носит лавинообразный характер
в виде цепной реакции с выделением огромного количе-
242

ства энергии. В результате формула Е = тс приобрела
практико-техническое значение.
Группе ученых Колумбийского университета под
руководством Э. Ферми (1901-1954) по ходатайству Военного
министерства США были отпущены нужные средства,
организована доставка урановых руд и графита, выделена
металлургическая лаборатория на базе Мичиганского
университета в Чикаго. Работы были засекречены. 2 декабря
1942 г. был запущен первый атомный реактор, который
проработал 28 мин и затем был остановлен.
Наряду со строительством реактора был разработан
манхэттенский проект по созданию атомной бомбы.
Руководителем проекта назначили генерала Лесли Гросса.
К работе был привлечен Роберт Оппенгеймер (1904-1967),
который возглавлял Лос-Аламосскую научную
лабораторию в штате Нью-Мексико. Исследования с привлечением
ведущих ученых продвигались очень быстро и позволили
разработать конструкцию бомбы, способы быстрого
соединения урановых полушарий, изготовить сотни устройств
для проведения сложных измерений, испытать
механизмы действия бомбы.
К маю 1945 г. были изготовлены и испытаны три
атомные бомбы:
• атомная бомба «Малыш» (рис. 8.17, а);
• атомная бомба «Толстяк» (рис. 8.17, б);
• пробная атомная бомба.
16 июля был произведен взрыв пробной бомбы на юго-
востоке штата Нью-Мексико, на базе Аламогордо.
Генерал Гросс так рассказывал об этом: «Сначала
вспыхнул свет ни с чем не сравнимой яркости. Мы все
повернулись и через темные очки увидели огненный шар.
Приблизительно через 40 с пришли взрывные волны, за которы-
Рис. 8.17. Первые атомные бомбы, изготовленные в США: а — «Малыш»;
б — «Толстяк»
243

ми последовал звук, но ни то, ни другое не показалась нам
поразительным — так потрясла нас необычная
интенсивность света.
Образовалось бо4ыпое плотное облако, которое, клубясь,
поднималось вверх |с огромной силой и примерено в 5 мин
достигло субстратосферы. Вскоре после главного взрыва в
облаке произошли два дополнительных взрыва меньшей силы,
не сопровождаемые (световыми эффектами. Облако поднялось
на большую высоту] сначала в виде шара, затем оно приняло
форму гриба, после Ьтого превратились в длинный, похожий
на трубу столб и, наконец, было развеяно в нескольких
направлениях переменными ветрами на различных высотах».
6 августа 1945 г.! утром на центр города Хиросимы была
сброшена подполковником Тиббетсом атомная бомба
«Малыш» с урановым зарядом с бомбардировщика «Эноли
Гей». В одно мгнорение город превратился в пылающие
руины. Одной бомбой был уничтожен город с населением
400 тысяч человек;
Результаты взрЦва бомбы «Малыш»:
• 78 150 убитых
• 13 983 пропавших без вести;
• 9428 тяжелораненых;
• 27 997 легкораненых.
Через пять дней на город Нагасаки была сброшена
атомная бомба «Толстяк» с ядерным зарядом из плутония.
В СССР первый атомный реактор был запущен в 1946 г.
под руководством И. В. Курчатова (1902/03-1960), а в 1949 г.
была создана первая атомная бомба и в 1953 г. — первая
в мире водородная бомба.
27 июня 1954 г. в СССР, в городе Обнинске вошла в
эксплуатацию первая атомная электростанция мощностью 5000 кВт.
Согласно принципу ее действия, вода, отведенная от реактора,
превращается в пар, приводя в движение турбины
генератора, который вырабатывает электрический ток. В 1961 г.
спущены со стапелей! атомный ледокол «Ленин», затем
«Арктика», «Сибирь». |Первый арктический переход совершил
в 1958 г. американский атомный ледокол «Наутилус».
НОВОВВЕДЕНИЯ В ЭПОХУ НТР
8.11. ДРУГИЕ
К значительным Техническим достижениям относятся:
• в 50-х гг. полупроводниковые приборы —
транзисторы; полупроводнике
вая аппаратура; полимерные матери-
244

а)
б)
eh
»ViKF
Рис. 8.18. Экранопланы: а — КМ; б — СМ-6; в — «Стриж» (начало)
245

Рис: 8.18. (Окончание) Экранопланы: г — «Волга-2»
алы, пластмасс|ы, волокна; оптические квантовые
генераторы; непрерывное литье в сталеплавильном производстве;
производство с+али прямым обогащением руды;
электрофизические и электрохимические методы обработки
материалов; порошковая металлургия; ультразвуковая
диагностика; станк1[ с ЧПУ; электрофотография
(ксерокопирование);
• в 60-х гг.: цифровые ЭВМ на полупроводниковых
приборах; голограсшческое пространственное изображение;
• в 70-х гг.: штоматизированное проектирование;
мембранная технолсгия; композитные материалы; волоконная
оптика; роторно-конвейерные линии обработки
материалов; гибкое автоматизированное производство; магнитно-
гидродинамические генераторы; высокотемпературные
сверхпроводящие материалы и др.
В машиностроении увеличился парк станков,
значительно возросли скорости резания металлов, прокатки, ковки,
термообработки;. Все большее значение обретали новые
способы литья и Штамповки.
Советская сверхмощная водородная бомба, занесенная
в книгу рекордов Гиннесса, была создана в «Арзамасе-16»
и испытана в 1961 г.
Волоконнр-ощтические линии связи появились после того,
как в 1966 г. японские ученые Као и Хокэма предложили
использовать д^я передачи светового сигнала длинные
стеклянные волокна.
В 1935 г. финский инженер Т. Каарио построил первый
летательный аппарат, использующий экранный эффект, —
экраноплан. Самых больших успехов в создании
различных видов экранопланов в России достигли в 1970-х гг.
246

(рис. 8.18). Отечественные скоростные экранопланы
создавались под руководством главного конструктора Р. Е.
Алексеева (1916-1980 гг.). Так, например, в 1973 г. во время
испытаний на Клязьминском водохранилище первый
советский экранолет ЭСКА-1 показал скорость 144 км/ч при
мощности двигателя всего лишь 22 кВт.
Заслуга создания магнитоплана — железнодорожного
поезда на воздушной подушке — принадлежит немецкому
инженеру Герману Кемперу. В 1934 г. он «подвесил»
поезд над рельсами на магнитной подвеске.
Контрольные вопросы
1. Каковы основные направления научно-технической революции?
2. В чем сущность научно-технической революции?
3. Что такое научно-техническая деятельность и научно-технический
потенциал?
4. Каковы этапы промышленной формы автоматизации?
5. В чем состоит превращение науки в непосредственную
производительную силу, и каковы этапы этого превращения?
6. Когда началось производство кузнечно-прессовых и
сельскохозяйственных машин?
7. Как развивалась энергетика и транспортное машиностроение?
Какие функции возлагались на строительные и дорожные машины?
8. Когда и где построили первое метро?
9. Как происходило развитие вычислительной техники и ЭВМ?
10. Как создавалась сеть Интернет?
11. Какова история создания первых роботов?
12. Как происходило развитие космонавтики?
13. Кто были создателями ядерной физики?
14. Как создавались атомная и водородная бомбы? Что вы знаете об
атомной энергетике?
15. В чем особенности движения экраноплана и магнитоплана?

Раздел 2
ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
И СРЕДСТВА ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИКИ
Глава 9
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ШТАМПОВКИ
Т
9.1. ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ РУЧНОЙ КОВКИ
Самый древний и один из современных способов
обработки металлов -|- обработка металлов давлением. Долгое
время единственным способом обработки металлов в твердом
состоянии была ковка (рис. 9.1). Описание кузнечного дела
можно найти у Гомера, а изображения древней кузни — на
греческих и рцмских вазах и саркофагах (рис. 9.2).
Кузнечный инструмент и приемы ковки у древних
народов были примерно те же, что и у современных
мастеров ручной к<|)вки. Умелые руки кузнеца изготавливали
инструменты для
земледельцев, плотников,
каменщиков,
ремесленников и мастеровых.
Оружие и боевые
доспехи также
производились в кузне. Сам
процесс получения изделий
из бесформенных
кусков «огнедышащего»
металла был окружен
ореолом
таинственности, граничил с чудом.
Поэтому и кузнецы
казались чародеями,
которым подвластны огонь
и металл.
Пословица гласит —
не боги горшки
обжигают. Однако было
ремесло, до которого сни-
248

Рис. 9.2. Барельеф на саркофаге — кузня древних
римлян
зошли и они. Единственное «божественное» ремесло —
кузнечное дело. Гефест, сын верховных богов древних
греков Зевса и Геры, в совершенстве овладел им и с помощью
своих могучих «подручных» (циклопов) ковал молнии для
громовержца Зевса, оружие для богов и героев, изящные
украшения для богинь. Он же изготовил колесницу для
бога солнца Гелиоса. Боги-кузнецы были и у других
народов: у римлян — Вулкан, у славян — Сварог.
Центральную часть древней кузни занимала
наковальня — массивный железный брус с плоской поверхностью
и скругленным выступом. Наковальню прикрепляли к
тяжелому деревянному чурбану (рис. 9.3, в). На боковой
поверхности чурбана на железных скобах и ремнях
размещался инструмент: молотки, клещи, топоры для металла
и пр. В углу располагалось нагревательное устройство —
горн. Он представлял собой сложенный из камней очаг, в
который закладывали древесный уголь. Для повышения
температуры нагрева применяли принудительную подачу
воздуха в горн — дутье. Первоначально дутье
осуществляли с помощью трубок (полых стеблей растений), через
которые подручные кузнеца вдували воздух из своих легких
в горн. Это был изнурительный, поистине рабский труд.
Его значительно облегчило изобретение меха — мешка,
сшитого из шкур, в отверстие которого вставляли трубку.
При надавливании на мех воздух из него поступал в горн.
Такой «воздушный насос» использовали также в печах для
получения железа из руды.
249

Рис. 9.3. Старинные кузнечные инструменты: а
| б — клещи; в — наковальни
молотки;
Мастер-кузнец укладывал заготовку на горящий уголь,
по мере нагревания цвет заготовки постепенно изменялся
от темно-бурого до малинового и оранжевого. Мастер
поворачивал заголовку, чтобы нагрев был равномерным.
Убедившись по цвету заготовки, что она хорошо прогрелась,
кузнец клещами (рис. 9.3, б) извлекал заготовку из горна и
укладывал на наковальню. Мелкие изделия кузнец
выделывал один с помощью нескольких молотков разной
формы, а для получения крупных ему требовались помощники —
молотобойцы. рГяжелыми молотами они наносили удары по
указываемому мастером месту заготовки. Ковка крупных
изделий, особенно если они имели сложную форму,
требовала много времени, поэтому остывающий и теряющий
пластичность металл повторно нагревали в горне.
С целью соединения отдельных частей металлических
изделий в одно целое применяли пайку оловянным и
медным припоями, а также кузнечную сварку. Соединяемые
сваркой детали нагревали в горне до температуры,
несколько превышающей температуру ковки (до сварочного жара),
затем накладывали их друг на друга и проковывали
сильными ударами молота. Прочность такого соединения не
уступала прочности основного металла.
Работа у наковальни требовала большого мастерства,
точной слаженности всех действий кузнеца и его
подручных. Хорошо известная пословица — куй железо, пока
250

горячо — сжато и точно передает накал трудового
напряжения, царившего в кузне.
На территории сегодняшней России металлообработка
широко применялась у скифских племен и древних славян
еще в VII-V вв. до н. э.
Раскопки археологов в Киеве, Новгороде, Москве,
Смоленске, Владимире, Переяславле и других древнерусских
городах показали, что основное их население составляли
ремесленники: кузнецы, плотники, гончары, кожевники,
всего существовало более ста специальностей.
Подсчитано, что к концу XVI в. Новгород населяли около 5500
мастеровых разных профессий, 600 из них были связаны
с обработкой металла: 112 кузнецов, 38 ножовщиков, 35
котельников, 21 гвоздочник, 18 оружейников (сабельники,
секирники, бронники), 17 замочников, 12 ведерников, по
несколько человек лемешников, скобочников, игольников,
булавочников и т. д. По всей Руси жили десятки тысяч
мастеров железного дела.
Кузнечное ремесло было одним из основных. Его знали
мастера многих профессий, например: седельник, кроме
кожевенного и скорняжного дела, должен был уметь
ковать стремена и чеканить узорчатые накладки на
седельные луки; все оружейные мастера (копейщики, бронники,
щитники и др.) были первоклассными кузнецами.
Ремесленники селились группами, образуя целые
улицы и районы: Гончарный конец (в Новгороде), Щитная
улица, Кожемяки (в Киеве). До XII в. ремесленники вели
работу в основном на заказ, затем стали работать на
рынок, сбывая свои изделия сами или через торговцев.
Предполагается, что на Руси ремесленники объединялись в
общины, подобные западноевропейским цехам, это,
несомненно, усиливало их влияние в городских посадах.
Примерно до XV в. основной продукцией кузниц были
косы, серпы, топоры, лемехи и другие предметы
хозяйственного инвентаря, холодное оружие, доспехи (рис. 9.4-
а) б)
Рис. 9.4. Холодное оружие: а — древние мечи IX-VIII вв. до н. э.;
б — римские мечи
251

Рис. 9.5. Орудия сельского хозяйства XI-XIII вв., изготовленные ковкой:
а — лемехи для сохи и плуга; б — косы; в — топор; г — ножницы для
стрижки овец; д — мотыги; е — серпы; ж — острога
9.6). О высоком мастерстве русских кузнецов
свидетельствуют дошедшие до нас железные мечи с наваренными
кузнечной сваркой стальными лезвиями, искусно
выполненные кольчуги, цельнокованые шлемы и многие другие
Рис. 9.6. Доспехи: а — русских дружинников X-XI вв.; б —
воинов XIV-XV вв.; в — кирасир конца XVIII в.
252

Рис. 9.7. Башенные часы кузнечной работы
изделия. Замечательным образцом кузнечного искусства
является шлем русского князя Ярослава Всеволодовича,
отца Александра Невского. Он выкован из одного куска
железа и украшен серебряными пластинами с чеканным
орнаментом и изображениями святых. Как считают
ученые, шлем был сделан владимирским кузнецом в середине
XII в. В настоящее время он украшает коллекцию
Оружейной палаты Московского Кремля.
Шедевром кузнечного ремесла являются башенные часы
(рис. 9.7) в составе коллекции кованых механизмов
башенных часов музея-заповедника «Коломенское». Такие
часы отсчитывали время на колокольнях монастырей и
крепостных башнях русских городов. Эти часы
выдержали испытание временем — возраст некоторых из них —
около пяти веков. Секрет их долговечности в мастерстве
русских кузнецов-часовщиков. Все детали часовых
механизмов изготавливались методом ковки.
Славились и московские кузницы. В истории Москвы
сохранились названия ремесленных слобод и их
местоположение. В конце XV в. Иваном III была основана
кузнецкая слобода, работали кузнецы на построенном в то время
Пушечном дворе (рис. 9.8) (район современных улиц
Кузнецкий мост и Пушечная). В урочище Палаши в XVII в.
проживали мастера, ковавшие тяжелые прямые сабли —
253

Рис. 9.8. Пушечный двор. Фрагмент Петровского чертежа (1596)
палаши. В районе современной Котельнической
набережной жили и работали котельники, делавшие котлы. Там,
где сейчас находится Таганская площадь, была слобода
таганщиков, ирфтовлявших треножники для походных
кухонь русского |войска.
Развитие куфйечного производства привело к его
дальнейшей специализации. В России сформировалась
специализация по географическому признаку: тульские мастера
изготавливали js основном огнестрельное оружие;
астраханские — холр^ное оружие; муромские ковали гвозди и
другой скобяной товар, холмогорские мастерили хитрые
замки, павловсрсие делали ножи, плотницкий инструмент
и другие изделия.
Русские кузнецы внесли свой вклад и в создание
шедевров архитектура. Еще в XII в. древнерусские зодчие стали
использовать выкованные из кричного железа брусья для
укрепления кааденной кладки дворцов и церквей. Одними
из первых строительных конструкций из железа
являются затяжки (стержни с проушинами для крепящих
штырей) Успенского Собора во Владимире (1158 г.). Несколько
позднее кованы^ железные балки начали применять и для
перекрытий. Казенные потолки коридора между притворами
Покровского соГюра (храма Василия Блаженного, 1569 г.)
поддерживает фсьма совершенная в инженерном
отношении металлическая конструкция из железных стержней.
В XVI-XVII вв.| железные брусья квадратного,
прямоугольного и круглого сечений широко использовали для стро-
254 :

пил и сооружения пространственных купольных
конструкций. Стержни соединяли между собой кузнечной сваркой.
Примером таких конструкций могут служить каркас
колокольни Ивана Великого (1603 г.), перекрытия
Большого Кремлевского дворца (1640 г.), трапезная Троице-Сер-
гиевой лавры (1697 г.).
В XVI-XVII вв. кузнецами были созданы удивительные
по красоте и сложности изделия: оконные решетки,
ворота, двери, люстры, механизмы башенных часов. Большую
художественную ценность представляют работы XVIII в.:
кованые ограды, перила, решетки, ворота для зданий и
парков. Тульскими мастерами выкованы железные
решетки знаменитой ограды Летнего сада в Санкт-Петербурге,
длина которых превышает 53 км. Железные кружева
оград и ворот можно встретить и на старых улицах Москвы
и многих других городов.
9.2. КОВКА НА МОЛОТАХ
С ПРИВОДАМИ ОТ ВОДЯНЫХ КОЛЕС
В начале XVIII в. в России создаются первые
промышленные металлообрабатывающие предприятия: Сестрорец-
ский, Тульский и Ижевский оружейные заводы, Ижорские
заводы под Петербургом. Эти заводы ознаменовали собой
новый этап в развитии металлообработки.
История цивилизации связана с непрерывным ростом
потребности в металле. Как уже отмечалось, примерно до
XVI в. железо получали сыродутным способом в виде
крицы. С ростом производительности сыродутных горнов
увеличивалась и масса крицы, ковка которой все больше
затруднялась. Между тем возникла необходимость в
крупных железных изделиях: якорях, пушках. Ручная ковка
не могла обеспечить получение таких изделий, это
привело к созданию первых механических молотов,
приводимых в действие водяными колесами. В России их
называли самоковами.
Рычажные вододействующие молоты в зависимости от
точки приложения силы подразделялись на среднебойные,
хвостовые и лобовые. Среднебойный молот начала XVI в.
представлял собой довольно сложный механизм.
Основание (станину) молота делали из прочно скрепленных
между собой деревянных брусьев. В станине на оси
устанавливали рычаг, на конце которого закрепляли сам молот.
255

Рычаг этот назывался молотовищем. Перед станиной на
большом деревянном чурбане, скованном железными
обручами, устанавливали наковальню — массивный
железный брус с плоской прямоугольной поверхностью (лицом
наковальни). Ось водяного колеса располагали
параллельно молотовищу. На валу колеса были укреплены кулаки,
которые при вращении колеса захватывали молотовище
в средней части (между осью и молотом) и подбрасывали
его вверх. Молот совершал работу, падая под действием
силы тяжести на (наковальню. С помощью рычага кузнец
мог останавливать и регулировать ход водяного колеса.
Масса такого сре±небойного молота составляла примерно
30 кг, длина рычага 1 м. Первые механические среднебой-
ные молоты работали при сыродутных горнах и
позволяли обрабатывать все же небольшие крицы, а также
отковывать заготовку (а в основном прутья) для дальнейшей
обработки (рис. 9,9).
Со временем на среднебойных молотах было применено
оригинальное приЬпособление — отбой, который
представлял собой гибкую деревянную доску, укрепленную над
молотовищем. При движении вверх торец молота ударялся
об отбой и отскакивал от него. В результате этого
сокращалось время ход|а молота вниз, увеличились сила удара
и число ходов молота в минуту, что позволяло с одного
нагрева металла йроизводить большую работу. Масса та-
Рис. 9.9. Срйднебойный молот с водяным приводом
256

Рис. 9.10. Хвостовой (а) и лобовой (б) молоты с водяным приводом
ких усовершенствованных молотов составляла до 70 кг, и
на них можно было обрабатывать более крупные крицы.
Хвостовые молоты были более производительны — они
делали более 200 ударов в минуту и позволяли с
меньшими затратами времени выковывать большие заготовки.
У хвостовых молотов захват молотовища осуществлялся
за конец (хвост, который оттягивался вниз кулаками на
валу водяного колеса). Эти молоты также снабжали
отбоями (рис. 9.10).
В лобовых молотах сила прикладывалась к
молотовищу со стороны наковальни: кулаки на валу колеса
подбрасывали молотовище вверх; падая вниз, молот производил
работу.
В случаях, когда использование водяного привода было
невозможно из-за отсутствия рек, применяли падающие
или пестовые молоты. С помощью веревки молот
подвешивали через блок к верхней перекладине станины. Конец
каната прикрепляли к вороту, вращая который
подручные кузнеца поднимали молот, а затем по команде
мастера давали ему возможность свободно падать на поковку.
Применялись и молоты без ворота — несколько человек
тянули за конец веревки, перекинутой через блок, и таким
образом поднимали молот, а по команде отпускали
веревку. Масса падающих частей у таких молотов достигала
300 кг и более.
9.3. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЛОЧЕНИЯ
И ПРОКАТКИ МЕТАЛЛОВ
В связи с появлением водяного привода были созданы
рычажно-клещевые волочильные станы. Это был
усовершенствованный вариант волочильного устройства с каче-
257

лями. Клещи, которыми волочильщик захватывал конец
заготовки, пропущенной через отверстие в волочильной
доске, прикреплялись не к поясу мастера, а к канату, второй
конец которого соединялся с валом водяного колеса.
Простейший кривошипный механизм превращал вращательное
движение водяного колеса в поступательное движение
каната, увлекающего за собой клещи с зажатой в них
заготовкой. В обязанность волочильщика входило перехватывание
клещами заготовки по мере ее протягивания через
волочильное отверстие! В дальнейшем водяной привод был
приспособлен и к барабанным волочильным станам (рис. 9.11).
Рис. 9.11. Пров
б — на приспособ.
258
есс волочения: а — тонкой проволоки на катушку;
лении с качелями; в — вододействующее
волочильное устройство

Технология волочения легко преобразовалась в
прокатку. С появлением высокопроизводительного процесса
прокатки можно было уже получать изделия весьма
сложной формы и большой длины. Но этот процесс не
вытеснил волочение, которое и в настоящее время широко
используется. На современных непрерывных прокатных
станах можно получать проволоку относительно большого
диаметра (5-9 мм) — ее называют катанкой. Прокатку такой
проволоки ведут в горячем состоянии и с высокой
скоростью. Получать горячей прокаткой проволоку диаметром
менее 5 мм технически трудно и экономически
невыгодно. Горячая прокатка не может обеспечить высокую
точность размеров проволоки из-за упругих деформаций
клетей и их деталей, а также из-за окалины, которая
частично вдавливается в поверхность и этим создает неровности.
Операцию волочения проводят обычно в холодном
состоянии обрабатываемого металла. Только холодная
деформация может обеспечить высокую точность размеров и
качество поверхности, что особенно важно для проволоки малого
диаметра. Кроме того, холодная деформация позволяет
повысить прочностные свойства металла, а также придать ему
некоторые специальные физические свойства.
Исходными заготовками для волочения являются
катанка, прутки, трубы, полученные прокаткой или
прессованием. Из этих заготовок с
помощью волочения получают
проволоку диаметром от
нескольких микрометров до 6 мм, а
также трубки диаметром менее
1 мм со стенкой толщиной
менее 0,1 мм. Наибольший
диаметр обрабатываемых
волочением труб составляет 360 мм.
В 1856 г. Роберт Мюшет
прокатал из бессемеровской стали,
раскисленной зеркальным
белым чугуном, первый
железнодорожный рельс (рис. 9.12),
который был уложен на
железнодорожное полотно на
вокзале в г. Дерби.
Естественно, что
изобретение паровой машины привело Рис 9Л2. Прокатка рельса
259

к созданию мощного металлообрабатывающего
оборудования. Во второй половине XIX в. появились десятки
конструкций паровых молотов различной мощности с
разнообразными системами управления (рис. 9.13). В 1848 г.
первые паровые молоты стали работать в России, они были
куплены в Англии и установлены на Екатеринбургской
механической фабрике и Боткинском заводе. Через
несколько лет на Урале стали изготавливать свои паровые
молоты. Благодаря этим мощным машинам был сделан
значительный шаг в развитии машиностроения. Появилась
возможность замены крупных и тяжелых литых деталей на
более легкие и прочные кованые. Ковка на паровых
молотах в сочетании с кузнечной сваркой позволяла
изготавливать сложные детали для паровозов, пароходов,
артиллерийских орудий, пистолетов и других изделий.
В рассказе Н. С. Лескова описано, как атаман Платов
оконфузил англичан, решивших удивить русских гостей
искусно сделанным пистолетом: «А Платов на эти слова
в ту же минуту опустил правую руку в свои большие
шаровары и тащит оттуда ружейную отвертку. Англичане
Рис. 9.13. Паровой молот
260

Рис. 9.14. Стрелковое оружие: а — пищаль с фитильным замком,
конец XVI в.; б — пистолет с ударнокремневым замком, 1810;
в — нарезной пистолет с капсюльным замком, 1854
говорят: "это не отворяется", а он, внимания не обращая,
ну замок ковырять. Повернул раз, повернул два — замок
и вынулся. Платов показывает государю собачку, а там на
самом изгибе сделана русская надпись: "Иван Москвин во
граде Туле"».
Тульским мастерам принадлежат особые заслуги в
развитии металлообработки. С давних времен Тула и ее
обширные окрестности славились железными рудами. В XVI в.
тульские крестьяне получали железо домашним способом
в ручных горнах-домницах, а затем продавали его в
кузнецкую слободу, устроенную по указу царя Федора
Ивановича. Кузнецы считались людьми вольными, ибо были
освобождены от всяческих податей и земских повинностей.
Из поколения в поколение передавалось кузнечное
мастерство, складывалось оружейное сословие — тульские
самопальщики. Подчинены они были Московской оружейной
палате и в конце XVII в. поставляли в год до 2000
пищалей. Это было возможно при разделении и кооперации
труда. Каждый кузнец знал свое дело: одни делали замки,
другие стволы, третьи мастерили ложа и собирали
оружие, четвертые занимались его отделкой (рис. 9.14).
В начале XIX в. на Тульском, уже несколько раз
перестроенном, заводе работало более 3000 мастеровых и
свыше 3500 вспомогательных рабочих (рис. 9.15). Тульский
оружейный завод отличался высоким техническим
уровнем и технологической культурой.
При производстве мелких и средних поковок стали
применять пневматические молоты. Основную часть такого
261

Кузнечный цех конца XIX в.
молота составляют два цилиндра: рабочий и
компрессорный. Поршень Компрессорного цилиндра приводится в
движение через к^ивошигшо-шатунный механизм от
электродвигателя и нагнетает сжатый воздух в нижнюю полость
рабочего цилиндра, при этом поршень рабочего цилиндра
поднимается, увлекая за собой «бабу» с бойком. Потом
выпускается и груз с бойком падает на за-
результате боек молота совершает возврат-
сжатый воздух
готовку. Так в
но-поступательное движение, нанося удары по заготовке,
удерживаемой ра нижнем бойке. С помощью
воздухораспределительного механизма можно изменять режим
работы молота: регулировать силу удара, наносить единичные
или быстрые Яоследовательные удары, прижимать
заготовку к нижнему бойку.
В конце XIX в. и начале XX в. масса ударных частей
молотов достигала 50 т. К концу XX в. их масса была
уменьшена до t т. Это связано с тем, что применение
тяжелых молотой было сопряжено с большими
трудностями: для них требовались колоссальные фундаменты,
масса всего молот^ достигала сотен тонн, мощные ударные
нагрузки создавали очень тяжелые условия труда.
Например, паровой зЦолот с массой ударных частей 20 т имел
262

высоту над уровнем пола 8 м, высоту фундамента 12 м,
общую массу 630 т. Коэффициент полезного действия
такого гиганта составлял менее трех процентов, поэтому его
называли «пожирателем энергии».
9.4. ПРЕССОВАНИЕ И ШТАМПОВКА
В развитие принципа работы воздушного молота были
созданы мощные гидравлические прессы. В XX в. для
формообразования металлических изделий из крупных
заготовок стали применять гидравлические прессы (рис. 9.16),
развивающие усилия до нескольких сотен меганьютонов (МН).
В IV-V вв. кузницы строили отдельно от жилья.
Например, под Никополем обнаружено поселение
металлургов и кузнецов скифского племени (Каменецкое городище),
где обнаружены остатки
плавильных и кузнечных горнов,
заготовки кричного железа,
инструмент для их обработки,
а также простейшее железное
оружие, предметы бытового
назначения и различные
украшения.
Основным оборудованием
древней кузницы на Руси был
кузнечный горн, а
инструментами: наковальни,
кувалды, или «млата», зубила,
бородки, клещи и др.
Наковальни имели массу 5-15 кг и
прямоугольную рабочую
поверхность с отростками в
виде одного или нескольких
рогов для фигурных работ и
заостренное основание. В
специализированных кузницах
применяли гвоздильни,
обжимки и даже подкладные
штампы.
Массовым кованым
оружием были копья (рис. 9.17, а)
и мечи, боевые топорики,
булавы. Для самозащиты ИС- Рис. 9.16. Гидравлический пресс
263

£^W
Рис. 9.17. e:
крустирован ный
оковки древнерусского периода: а — ин-
кованый наконечник копья; б — шлем
князя Ярослава Всеволодовича
Рис. 9.18. Обфий
вующим
вид кузницы с рычажным молотом, дейст-
Ьт водяного колеса. Со старинной гравюры
264

пользовали кованые кольчуги, щиты и шлемы (рис. 9.17, б),
которые изготавливали сборными на заклепках, а в XII в.
уже штампованными со следами ручной выколотки.
Изготавливали также кованые серпы, косы и различный
инструмент для обработки дерева, железные замки и другие
изделия.
В те времена в кузнице применяли привод от водяных
колес (рис. 9.18). По коробчатым водоводам вода
подводилась к трем водяным колесам. Два колеса (слева на рисунке)
обслуживали работу мехов для подачи дутья в двухочаговый
горн, а третье колесо обслуживало работу рычагового
молота, ударявшего автоматически по заготовке, находящейся
на прямоугольной наковальне, расположенной на круглой
шаботной подставке, покоящейся на фундаменте.
Напор воды от водотока к колесам регулировали с
помощью двух шиберных задвижек. Число ударов молота
в единицу времени регулировалось подачей воды на
колесо и зависело от числа кривошипных пальцев,
расположенных на валу приводного колеса. При массе падающих
частей до 400 кг число ударов достигало 200 в минуту.
Эти молоты применяли для ковки, а штамповали ручным
способом или в подкладных штампах.
9.5. ШТАМПОВКА НА КАНАТНЫХ МОЛОТАХ
И ВИНТОВЫХ ПРЕССАХ
На Тульском заводе в 1919 г. была внедрена одноручье-
вая штамповка отдельных ружейных деталей на
падающих молотах простого действия. У молота (рис. 9.19, а)
шабот массой 2 т устанавливали на твердый грунт. Две
стойки, закрепленные внизу на шаботе, вверху были
связаны в жесткую раму. Бабу массой от 22 до 64 кг
подвешивали на канате, проходящем через подъемный блок.
В стремя на другом конце каната ставил ногу один из двух-
трех рабочих, поднимавших бабу. Нижнюю часть штампа
привинчивали к шаботу, а верхнюю — к бабе. Откидной
рычаг позволял находиться бабе на весу вне работы.
Нагревали заготовку на двух горновых установках,
обеспечивающих кузницу и молотобойню. Заусенцы обрезали на
обрезном прессе (рис. 9.19, г). Штампы имели
примитивную форму, что обеспечивало заданную точность поковок,
которые были взаимозаменяемыми после незначительной
механической обработки. Для снятия окалины после штам-
265

266

повки заготовку помещали в многогранный барабан с
крупным песком. Барабан был деревянным с крупными
плитами изнутри. Рабочие вращали барабан 0,5 ч.
Марку завода на доску оружия (рис. 9.19, в) наносили в
холодном состоянии на винтовом прессе (рис. 9.19, б). За
смену штамповали 150 досок.
При штамповке применяли смазку конопляным маслом,
что способствовало заполнению ручьев штампа и
увеличивало стойкость штампов. Применяли штамповку из
прутка и мерных заготовок. При штамповке из прутка готовое
изделие отделяли от основной части прутка ножницами.
9.6. ШТАМПОВКА НА ПАРОВЫХ МОЛОТАХ
И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССАХ
Для получения больших поковок, например якоря
судна массой в 4000 кг, во 2-й половине XIX в. стали
создавать новые машины — орудия для кузнечного
производства — паровые молоты простого и двойного действия и
гидравлические прессы.
На Обуховском машиностроительном заводе в Петербурге и
на пушечном заводе в Перми были смонтированы паровые
молоты с массой падающих частей 50 т (рис. 9.20, а). В сталепу-
шечном производстве на Обуховском заводе в 1872-1875 гг.
работало десять паровых молотов (один массой 50 т). В 1890-
1891 гг. они были заменены на гидравлические прессы с
усилием 75, 30, 5 и 8 МН, так как молоты своими сотрясениями
вредили сооружениям и работе станков. С тех пор самые
крупные молоты имели массу падающих частей 6-7 т. Машинная
ковка привела к замене малогабаритных горнов на камерные
печи и печи с выдвижными подами.
Во второй половине XIX в. и начале XX в. на заводах
появились горизонтально-ковочные машины (ГКМ),
гибочные машины, вертикальные кривошипные прессы,
вертикально-ковочные многобоиковые машины, ротационные
ковочные машины и др. На Путиловском заводе в 1892 г.
работало 20 паровых молотов и 83 единицы прессов и
ножниц. Общая производительность цеха составляла 20
тысяч т поковок в год (гребные винты, бронебойные
снаряды, составные части орудия и т. д.).
Рис. 9.19. Штамповочное оборудование: а — штамповочный молот; б —
винтовой пресс для нанесения марки на доску оружия (в); г — обрезной
пресс для удаления заусенцев
267

1Л—<u.
Рис. 9.20. Штамповочное оборудование: а — паровой молот Пермского
завода с массой пада|ющих частей 50 т; б — гидравлический ковочный
пресс Обуховского завода с усилием 75 МН
Гидравлический ковочный четырехходовый пресс
Обуховского завода с усилием 75 МН (рис. 9.20, б) работал на
трех ступенях давления, имел круглый циферблат в верх-
обслуживали два крана грузоподъемнос-
Кроме того, кран грузоподъемностью 1 т
ней части. Пресс
тью 120 и 80 т.
применяли для подачи заготовок на бойки, смены инстру-
268

мента и других подсобных работ. Краны были
оборудованы кантователями и тележками для продольного
перемещения заготовок. Стали выпускать более точные поковки,
припуск составил 10 % по размеру, а отходы — 30-50 %.
9.7. ВИДЫ ШТАМПОВКИ ИСХОДНЫХ ЗАГОТОВОК
ПРИ РАЗНОЙ СЕРИЙНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
В те времена применяли технологические процессы (ТП)
двух типов:
1) пакетный составной способ ковки — сварка
заготовок из отдельных пластин;
2) стальные заготовки ковали обычным способом из
целой заготовки и использовали два вида штамповки:
• исходные заготовки простой формы непосредственно в
штампе с окончательной формой ручьев (так штамповали
поковки в крупносерийном производстве, например
детали оружия);
• предварительно откованные фасонные заготовки за
несколько ударов молота (при меньшей серийности
производства и относительно крупных поковках более сложной
формы).
а)
I
I
в)
н IJ п
кшя
-Ljl
П М И
— М • ! —I
I I I I I 41»
Рис. 9.21. Ковка двухколенчатого вала
из восьми свариваемых пластин
269

Штампы изготавливали механической обработкой по
шаблонам. Применяли монолитные, составные, в том числе
бандажированные штампы. Быстроизнашивающиеся
части штампов изготавливали сменными из износостойких
материалов. Точность рельефа и размеров полости
штампов проверяли с помощью свинцовых отливок.
Для штампов применяли высокоуглеродистые
инструментальные стали. Производительность штамповки была
в 8-10 раз выше производительности ковки. Например,
поковку коленчатого вала из свариваемых пластин
ковали с общим обжатием пакета пластин (рис. 9.21, а), про-
жатием цапф (рис. 9.21, б), их отделкой при протяжке
(рис. 9.21, в) и удалением межколенных припусков колена
(рис. 9.2i, г), сверлением смежных отверстий при
механической обработке вала.
9.8. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ
КУ$НЕЧНО-ШТАМПОВОЧНЫЕ ЗАВОДЫ В СССР
До 1931) г. на каждом предприятии были кузнечно-штам-
повочные цехи, выпуск поковок был малым, а технология
примитивной.
В 30-е годы была увеличена серийность производства;
хотя оно было серийным, крупносерийным, но не
массовым. Kpojvte того, большое число переналадок
инструмента (до 20 и более на единицу оборудования) ограничивало
возможности специализации производства, применение средств
механизации и автоматизации.
Для исключения этих недостатков стали создаваться
специализированные производства штампованных изделий,
и в первою очередь метизного производства. В СССР
насчитывалось 1000 заводов по производству гаек, болтов,
гвоздей, заклепок и т. д. Появились заводы по
производству запчастей для автомобилей, карданных валов,
различных цепей, подшипников качения и пр.
На специализированных заводах и в цехах массового
производства поковок переналадка инструмента не
изменяла услойий выполнения вспомогательных операций, а
механизации производства позволяла реализовывать
наиболее современные технологические решения.
В настоящее время 40 % всех поковок получают
ковкой, и 60 % — штамповкой. При увеличении масштабов
производства возрастает роль штамповки, хотя крупные
заготовки! экономичнее получать ковкой (рис. 9.22, 9.23).
270

Рис. 9.22. Кузнечно-прессовый цех Ижорского завода
Рис. 9.23. Автоматизированный пресс
271

Наибольшим достижением в кузнечно-штамповочном
производстве является создание специализированных
автоматов (типа болтового комбайна). Кроме того,
применяют автоматы для штамповки колец клапанов (роторного
типа), цепей, комбайновых валиков и др.
9.9. ХУДОЖЕСТВЕННАЯ КОВКА
Наибольшего расцвета художественная ковка в России
достигла в XVIH-XIX вв., когда строилось много дворцо-
во-парковых ансамблей. Выдающиеся архитекторы —
Растрелли, Ринальди, Воронихин, Росси, Стасов, Казаков,
Баженов — при создании дворцов и парков
разрабатывали и рисунки для оград и ворот. А кузнецы воплощали их
замыслы в металле.
Кузнецам-художникам нужно было отковать сотни
отдельных завитков и цветов, а затем собрать все в единое
целое при помощи заклепок или перехватов. Это
требовало большого мастерства.
Решетка Летнего сада (рис. 9.24) в Санкт-Петербурге
считается одной из самых красивых в мире. Ковали ее
тульские кузнецы. Любоваться этой оградой приезжали
даже из-за границы.
И в последующие века русские кузнецы не переставали
удивлять мир своим мастерством.
На выставке в Париже в 1900 г. Гран-при получила
железная пальма. Ее всего за две недели выковал из одного
куска рельса донецкий кузнец А. Мерцалов. Эта веерная
пальма была настолько похожа на настоящую, что вначале
многие посетители выставки проходили мимо. Но когда
узнавали, что пальма из железа, то восторгам не было конца.
Теперь эта пальма украшает один из залов музея Санкт-
Петербургского горного университета.
По проекту П. Е. Егорова была создана кованая
решетка, ограничивающая парадный вход Мраморного дворца,
сооруженного в 1768-1785 гг. архитектором А. Ринальди,
и ограда Летнего сада со стороны Невы, выполненная в
1771-1784 гг.; ее авторы — Ю. М. Фельтен и П. Е. Егоров.
Поэт К. Н. Батюшков писал: «Взгляните на решетку
Летнего сада, которая отражается зеленью высоких лип,
вязов и дубов! Какая легкость и стройность в ее рисунке! Я
видел славную решетку Тюильрийского замка, отягченную,
272

to
со
Рис. 9.24. Летний сад: а — ворота; б — фрагмент ограды (начало)

to
г)
*я№Я№%Ш
Рис. 9.24. (Окончание) в—г
фрагменты ограды

INS
СП
Рис. 9.25. Ворота Зимнего дворца

раздавленную, так сказать, украшениями — пиками,
касками, трофеями. Она безобразна в сравнении с этой».
Решетка Летнего сада восхищала многие поколения
людей. В. А. Рождественский писал:
Во вкусе восемнадцатого века
Расставлен был в шпалерах Летний сад —
Теней Истории библиотека,
Живой свидетель царственных отрад.
О Фельтен! Как дивятся поколенья
Твоей решетке (век она жива!),
Когда сквозь тонко связанные звенья
Просвечивает сизая Нева...
Ограды и различные декоративные детали из металла
изготовлялись в специальных мастерских. Так, архитектор
Р. Ф. Мельцер поручил сделать ограду, предназначавшуюся
для сада Зимнего дворца (рис. 9.25), Ф. А. Энгельсону,
который, бросив свою художественно-слесарную мастерскую в
Риге, приехал для этого в Петербург вместе с мастерами-
специалистами и за несколько месяцев построил мастерскую
на Петроградской стороне, где и была выкована ограда.
Благодаря художественной ковке Санкт-Петербург стал
особенно привлекательным городом. В создании его
совершенно уникального облика принимали участие и
художники, и скульпторы, и, безусловно, мастера по
художественной обработке металла, вступавшие в творческое
содружество с зодчими. «Если бы не было Ленинграда, мир
был бы беднее», — писал Юрий Тынянов.
Всемирное признание получила ограда сада Зимнего
дворца, выполненная по проекту Р. Ф. Мельцера. Модель
звена этой ограды на Международной выставке в Париже
в 1900 году была удостоена Гран-при. В одном из номеров
журнала «Зодчий» за 1900 г. сообщалось:
«Изготовлением решетки занимались в среднем 200 человек рабочих, и
эта работа была исполнена в 15 месяцев. Вся решетка, до
мельчайших деталей, выкована исключительно от руки,
из лучшего шведского железа; при этой работе не
употреблялось ни штампов, ни прессов, ни паровых молотов и
т. п. Листья выкованы из мягкой листовой стали
толщиною в 1/4 дюйма, а цветы — каждый из одной штуки
мягкого железа; государственные гербы и вензеля
вычеканены из мягкой стали в 2^/2 миллиметра». Позднее вензеля
и гербы были изъяты из решетки.
276

9.10. НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Ниже перечислены наиболее прогрессивные
нововведения в технологию ковки и штамповки.
К усовершенствованиям в области подготовительных
операций ковки следует отнести ковку без биллетеровки,
осуществляемую для сложных поковок, в том числе и для
крупных поковок. Нововведением является ковка с
использованием неравномерных температурных полей,
позволяющая сосредоточить наибольшую деформацию в нужном
месте объема заготовки и повысить качество металла, что
особенно важно для крупных поковок. Опробываются
новые формы кузнечных слитков, спроектированных с
учетом не только требований металлургов (условия
кристаллизации металла и т. п.), но и технологии ковки
(оптимальная прорабатываемость металла и т. п.).
Усовершенствуются режимы ковки, особенно в связи с применением
новых, более современных конструкций кузнечного
инструмента (бойки с переменным углом выреза, рельефные
бойки, устраняющие резкую затрудненность деформации
отдельных участков объема заготовки, бойки,
обеспечивающие непрямолинейный фронт подач, что
интенсифицирует проработку литой структуры, и др.). Значительно
увеличивается масса поковок (в перспективе до 400 т и
более). Рациональные способы секционной штамповки, ковка
дисков «плавающим» бойком также улучшают
технологию ковки. На отдельных заводах внедряются: устройства
программного управления для контроля и обеспечения
точных размеров поковок при ковке на гидравлических
прессах; комплексные агрегаты, включающие пресс,
манипулятор и установки для измерения хода пресса,
расходуемой энергии и затрачиваемого времени на ковку;
установки для точной дозировки заготовок по размерам и
массе (с колебанием объема до +1,25 %). Это, в свою
очередь, способствует расширению номенклатуры поковок,
штампуемых в закрытых штампах без заусенцев, а также
другими способами точной штамповки.
В области объемной штамповки следует констатировать
расширение номенклатуры поковок, получаемых
выдавливанием; освоение многоразъемных штампов;
малоотходной штамповки в открытых и закрытых штампах с
компенсатором или с противодавлением; использование ско-
277

ростной штамповки на специальном оборудовании и
штамповки в изотермических процессах. Начинает внедряться
штамповка в режиме сверхпластичности металла,
успешно решаются вопросы сложного фасонирования заготовок
на различных вальцовочных установках и т. п.
i Контрольные вопросы
1. Какой самый древний и современный способ обработки металлов?
2. Что представляла собой кузница в древние времена?
3. Какова была продукция кузниц до XV в.?
4. Какие образцы кузнечного искусства вам известны?
5. Какова была специализация кузнечного производства в России?
6. Где возникли первые металлообрабатывающие предприятия
России?
7. Как назывались первые механические молоты, приводимые в
действие водяным колесом?
8. Где работали первые российские паровые молоты?
9. Какой новый способ получения деталей был создан тульскими
мастерами?
10. Каковы основные этапы развития металлургии и кузнечного
производства в дореволюционный период в России?
11. В чем особенности ковки на приводных молотах от водяных колес?
12. Как осуществлялась штамповка на канатных молотах и винтовых
прессах?
13. В чем особенности штамповки на паровых молотах и
гидравлических прессах?
14. Каковы виды штамповки при разной серийности производства?
15. Как происходили развитие кузнечно-штамповочного производства,
его механизация и автоматизация?
16. Какие вы знаете произведения кузнечного искусства в
Петербурге?
Г л а в а 10
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ
10.1. КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА И ПАЙКА
(с 4-3 тысячелетия до н. э. по Х-ХШ вв.)
Кузнечная сварка меди существовала еще у триполь-
ских племен, живших на территории Юго-Западной
Украины и Бессарабии в медно-каменном веке — энеолите
(4000-3000 лет до н. э.). При помощи сварки делали шипы,
долота, амулеты и нашивные бляшки.
278

В железном веке появилась кузнечная сварка железа.
Куски кричного железа неоднократно проковывали,
выжимая шлак из криц, и добивались сварки отдельных
частей железа.
В VIII-VII вв. до н. э. в Восточной Европе появились
биметаллические кинжалы (рис. 10.1, а). Тогда еще не
освоили литья железа, поэтому ручку, навершие и
перекрестье отливали из бронзы, а лезвие было из железа. Для
получения длинных мечей из коротких криц концы двух
заготовок соединяли внахлестку.
В скифскую эпоху (VII—III вв. до н. э.) была освоена
цементация железа (науглероживание поверхностного слоя)
в целях получения большей твердости режущей кромки
оружия. С помощью кузнечной сварки увеличивали
размеры заготовок, придавали изделиям нужную форму,
соединяли разнородные металлы для улучшения качества
лезвий (рис. 10.1, б, в). При изготовлении ювелирных
изделий из золота, серебра, бронзы применяли пайку.
Например, в золотой серьге из скифского кургана у Феодосии
пайкой получена миниатюрная четверка мчащихся лошадей
с крылатой богиней Никой, а также другие фигуры и
украшения.
Археологами найдены мечи сарматских племен (рис. 10.1, г),
датируемые VI в. до н. э. — I в. н. э., при изготовлении
которых применялась сварка двух или трех полос железа.
При изготовлении дротиков, мечей, топоров и других
изделий (рис. 10.1, д), прибегали к закалке с последующим
отпуском.
Ремесленники болгарских племен (VIII-X в. н. э.) для
изготовления кос, теслов, мотыг, мечей, серпов,
наконечников копий применяли кузнечную сварку железа и
стали. Неразъемные соединения из бронзы, серебра или
золота получали пайкой свинцово-оловянистым припоем.
В Древней Руси Х-ХШ вв. приблизительно 70 %
всевозможных стальных и железных изделий изготавливали
ковочной сваркой. Например, при изготовлении замковых
пружин соединяли тончайшие полосы железа и стали (от 0,8
до 2 мм). Серпы, косы, токарные резцы, мечи, копья
изготовляли сваркой из трех полос, стальная изнутри и
железные снаружи. У ножей, скобелей, сверл, бритв наваривали
на железную основу стальные лезвия (рис. 10.2). Реже
встречалась узорчатая сварка, когда на клинок наносили
своеобразный рисунок. Для нанесения на клинок надписей
применялась наварка из тонкой дамасской стали.
279

mr
CI
l'-'-'-':'<'' у ■ " - "■ ■■ —— ———————
а.. ■■ч.,1-УС1-<г-" '
(J Ьм«и ****—
0=
^Цк/Ш№~--.- A^J,w»'^*""il^gB
280

Рис. 10.1. Изделия, полученные кузнечной сваркой: а — биметаллические и цельножелезные
мечи киммерийского исторического этапа; б — сварные железные изделия скифской эпохи; в —
технологические схемы изготовления вещей скифской эпохи; г — сарматские мечи с кольцевым
навершием и схема изготовления сварных лезвий этих мечей; д — технологические схемы
изготовления сварных наконечников копий
to
оо

Рис. 10.2. Технологические схемы изготовления лезвий древнерусских
сварных изделий
10.2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ОРУДИЙ
СВАРКОЙ В XIV в. НА РУСИ
Во второй половине XIV в. на Руси железные орудия
изготавливали следующим образом. Выкованный из
крицы железный лист скручивали на железной оправке в
трубу и сваривали продольным швом внахлестку. Затем на
эту трубу наваривали еще одну или две трубы большего
диаметра, следя за тем, чтобы продольные швы
располагались в разных местах. Выкованные таким образом
трубы-заготовки были короткими, поэтому несколько таких
заготовок сваривали внахлест (рис. 10.3). Затем в
казенную часть ствола вваривали заглушку, коническую
изнутри, а рядом просверливали запальное отверстие.
Сваривали бронзу со сталью: обух топора бронзовый, а
лезвие стальное.
В XV-XVI вв. при изготовлении пушек соединяемые
части пушки заливали расплавленной бронзой.
Кроме того, древнерусские мастера применяли пайку
различными припоями и покрытие благородными метал-
282

/Г^
I
\J
К
\.
N
1/
U
Рис. 10.3. Схема
сварки стволов
пищали. По Г. А
Максимову
Рис. 10.4. Украшенный чернью
древнерусский серебряный колт
лами (золотом и серебром) в ювелирном деле. Покрытия
серебром и золотом применяли в разных вариантах — от
простой пробивки тонкой фольги до покрытия жженым
золотом (рис. 10.4).
10.3. РОЛЬ Н. Н. БЕНАРДОСА
В СОЗДАНИИ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ
В дореволюционной России кузнечная сварка, сварка
заливкой жидким металлом и пайка постоянно
совершенствовались. Кузнечную сварку осуществляли на паровых
молотах и гидравлических прессах. Пакеты из
биметаллических листов получали прокаткой через валки
прокатного стана. Для повышения эффективности кузнечной
сварки соединяемые заготовки предварительно нагревали
мощными горелками, работающими на газе с воздухом.
283

284

Рис. 10.5. Приспособления для электродуговой сварки, разработанные Н. Н. Бенардосом:
о — держатели для дуговой сварки; б — держатель для точечной дуговой сварки; в —
приспособление для сварки косвенной дугой с автоматическим регулятором дуги; г —
горелка для сварки в среде защитных газов; д — приспособление для сварки встык
вертикальных швов

Рис. 10.6. Сварочные установки и приспособления, созданные Н. Н. Бе-
нардосом: а — станок для сварки доньев к цилиндрам; б — клещи для
контактной сварки; в — установка для дуговой сварки с автоматическим
регулированием дуги
В конце XIX в. на основе достижений в физике и
электронике процесс сварки подвергся существенной
модернизации. Русский ученый В. В. Петров (1761-1834),
открывший в 1802 г. электрическую дугу, наметил возможности
применения дугового разряда для освещения и плавления
металлов. Другой русский ученый Н. Н. Бенардос (1842-
286

а . _ _ . _
Рис. 10.7. Схема многопостовой сварки по проекту Н. Н. Бенардоса:
А — амперметр; В — батарея аккумулятора; D — генератор (динамо-машина);
Е — коммутатор; F — сварочный стол («наковальня»); G — держатель; Н —
реостат; К — «главный» коммутатор; L — выключатель (размыкатель); V —
вольтметр
1905) занимался созданием источников питания для
получения электрической дуги — специальных аккумуляторов.
В период 70-80 гг. на предприятии П. Н. Яблочкова (1847-
1894) в Петербурге он начал соединять элементы
свинцовых аккумуляторов путем расплавления их кромок
теплотой электрической дуги — электродуговой сваркой. Свое
изобретение ученый назвал «Электрогефест» по имени бога-
кузнеца Гефеста — покровителя ремесел в
древнегреческой мифологии. «Электрогефест» основан на
непосредственном использовании вольтовой дуги между местом
обработки металла, составляющим один электрод, и подводимой
к этому месту рукоятью, содержащей другой электрод,
соединяемый с соответствующим полюсом батареи
электрического тока. С помощью этого способа могут быть
выполнены следующие работы: соединение частей между собой,
разъединение и разрезание металла на части,
проделывание отверстий и полостей и выплавление слоями.
Бенардос разработал технологию дуговой сварки, его типы
сварных соединений применяются и в настоящее время
(встык, внахлест и др.). Для улучшения качества сварки
ученый применял флюс. Он заложил основы сварки в за-
287

Рис. 10.8. Аккумулятор системы Н. Н. Бенардоса
щитном слое, разработал держатели для ручной дуговой
сварки разной конструкции (рис. 10.5 а, б), разработал
конструкцию горелки для сварки в среде защитных газов
(рис. 10.5, г), приспособления для сварки косвенной дугой с
автоматическим регулятором дуги (рис. 10.5, в),
приспособления для сварки встык вертикальных швов (рис. 10.5, д),
станок для приварки доньев (днищ) к цилиндрам (рис. 10.6, а),
клещи для контактной сварки (рис. 10.6, б), установку
для дуговой сварки с автоматическим регулированием дуги
(рис. 10.6, в), схему многопостовой сварки (рис. 10.7),
аккумулятор (рис. 10.8) и пр.
10.4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
ДУГОВОЙ СВАРКИ Н. Г. СЛАВЯНОВЫМ
Н. Г. Славянов (1854-1897) разработал в 1888 г. способ
дуговой сварки металлическим плавящимся электродом
(у Бенардоса были угольные электроды) с защитой
сварочной зоны слоем порошка — флюса — и первый в мире
механизм — электроплавильник — для
полуавтоматической подачи прутка в зону сварки (рис. 10.9).
Сварку стали применять для изготовления орудийных
систем на Пермских пушечных заводах. С помощью свар-
288

Рис. 10.9. Аппарат Н. Г. Славянова для сварки плавящимся электродом
Рис. 10.10. Схема поста для наплавки зубьев шестерен по проекту
Н. Г. Славянова
289

ки ремонтировали паровозы, пароходные машины,
двигатели, станки, валы и т. д. Н. Г. Славянов разработал пост
для наплавки зубьев шестерен (рис. 10.10), а также
первый электрический генератор сварки (рис. 10.11, а) — ди-
намомашину с приводом от паровой машины. Особенно
искусно ремонтировались изделия из стали (рис. 10.11, б)
чугуна (рис. 10.11, в) и бронзы. В 1893-1894 гг. на
электролитейной фабрике пушечных заводов было
отремонтировано путем заварки трещин 34 колокола общей массой
265 т. В 1881 г. ученый изобрел способ уплотнения
отливок путем подогрева их верхней части мощной дугой и доста-
Рис. 10.11. Достижения в сварке Н. Г. Славянова: а — первый
электрический генератор сварки; б — стальная деталь, отремонтированная
под руководством Н. Г. Славянова; в — станина, отремонтированная под
руководством Н. Г. Славянова; г — схема одной из первых в мире
промышленных установок дуговой сварки
290

точно долгого удержания металла прибыльной части в
расплавленном состоянии. Благодаря этому газовые пузыри и
неплотности выходят на поверхность слитка и металл
становится более прочным. Он разработал промышленную
установку дуговой сварки (рис. 10.11, г) и пр.
10.5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СВАРКИ
В ПЕРИОД 1920-1929 гг.
В 20-е гг. в СССР преобладала газовая кислородная
сварка. В 1926 г. было создано русско-американское
акционерное общество «Рагаз», которое занималось
производством кислорода и автогенного оборудования. С помощью
газовой сварки строили магистральные трубопроводы,
например нефтепровод Баку—Батуми. В 1931 г. 50 %
общего объема сварочных работ составляла газовая сварка.
В 1920-1925 гг. начинает развиваться более
экономичная электродуговая сварка в железнодорожных
мастерских: Московских, Ленинградских, Харьковских и др.
В 1923-1924 гг. сварку начали применять в
металлообрабатывающей промышленности. В 1927 г. на
Николаевском судостроительном заводе было организовано
производство цельносварных бочек и большегрузных
железнодорожных цистерн. На Дальневосточном механическом
заводе в конце 1922 г. была выпущена первая в СССР
серия паровых котлов. В 1928 г. во Владивостоке был
построен первый в СССР цельносварной мост (рис. 10.12).
В 1923 г. в Москве было сварено 612 стыков трамвайных
Рис. 10.12. Ферма мостового типа пролетом 25,08 м, изготовленная во
Владивостоке с помощью ручной дуговой сварки в 1928 г.
291

рельсов термической сваркой. В 1923 г. промышленное
производство сварочного оборудования было организовано на
Ленинградском заводе «Электрик», например, выпускался
сварочный преобразователь типа СМ-1 для питания дуги
постоянного тока. В 1926 г. ряд сварочных машин
изготавливал Харьковский электромеханический завод.
10.6. СВАРКА В ПЕРИОД ИНДУСТРИАЛИЗАЦИИ СССР
(1929-1940)
В апреле 1929 г. при ВСНХ СССР был создан
Всесоюзный автогенный комитет. В 1928 г. при Оргаметалле
образовали сварочную контору, которая в 1936-1937 гг.
развилась в Сварочный комбинат, занимавшийся
разработкой покрытий электродов, проблемами автоматизации
сварки, сваркой чугуна и легированной стали и пр.
В 1931 г. на основе Автогенного комитета и
Акционерного общества «Рагаз» создали Всесоюзный автогенный трест
(ВАТ). В ноябре 1936 г. было образовано Всесоюзное
научно-техническое общество сварщиков (ВНИТОС),
основной задачей которого стало содействие развитию
сварочной техники и сварочного производства в СССР.
Постановлением Совета труда и обороны от 28 сентября 1934 г.
«О развитии электросварки и автогенного дела»
предусматривалось широкое применение сварных конструкций
вместо литых, увеличение объемов производства
электродов и машин для сварки. Если в начале I пятилетки в СССР
было 1200 сварочных установок, то в конце 1932 г. — 14
тысяч, в 1930-1939 — 15 тысяч, в 1940 — 2,5 млн.
К 1931 г. завод «Электрик» преобразовался в крупнейший
завод электросварочного оборудования, где тогда же стали
выпускать одноостовые сварочные генераторы СМТ, в 1932 г. —
сварочные трансформаторы и агрегаты САК-2-1 и др.
К 1939 г. на заводе «Электрик» было выпущено 67 тысяч
источников питания свыше 30 типов и около 8000
контактных машин и аппаратов более чем 100 типов.
Разрабатывались новые марки электродов и электродных
покрытий. В 1931 г. централизованное производство электродов
достигло 19 тысяч тонн, в 1932 г. — 32 тысяч, а в 1937 г. —
43 тысяч. Сварка применялась в строительных
металлоконструкциях и других отраслях.
Сварка в машиностроении СССР в 30-е гг. В этот период
сварка стала интенсивно внедряться в транспортное маши-
292

ностроение (производство вагонов, локомотивов, подъемно-
транспортных машин, в том числе кранов), судостроение,
котлостроение, дизелестроение, химическое машиностроение.
С 1934 г. на Ленинградском вагоностроительном заводе
им. И. Е. Егорова заменили клепку на сварку при
изготовлении вагонов.
В 1933 г. завод «Красное Сормово» освоил
производство цельносварных корпусов мощных дизелей. В 1932 г.
Коломенский локомотивный завод построил первый
советский цельносварной электровоз ВЛ-19-01 (рис. 10.13).
Первый сварной локомотивный котел выпустил
Харьковский паровозоремонтный завод в 1930 г.
В 1931 г. Киевский завод «Ленинская кузница» построил
цельносварной буксирный пароход «Белоруссия»
мощностью 150 л. с. и водоизмещением 128 т. В 1931 г. на заводе
«Электросила» было сварено 18 корпусов турбо- и
газогенераторов, а в 1933 г. были изготовлены цельносварные
гидрогенераторы мощностью 2000 кВт для энергосистем. На
харьковском заводе «Серп и молот» сварку применяли для
изготовления молотилок. Краматорские заводы изготавливали
тяжелые сварные металлургические краны и
большегрузные транспортные тележки для изложниц. На ГАЗе
контактная сварка применялась при производстве автомобилей.
Рис. 10.13. Первый советский мощный цельносварной электровоз
ВЛ-19-01
293

<?nmuinflr4---^JQ-f-
Рис. 10.14. Первая автоматическая сварочная головка, созданная в
электросварочной лаборатории АН УССР: а — общий вид головки;
б — схема головки
Механизация и автоматизация сварки в 30-е гг. В 1924 г.
Д. А. Дульчевскии предложил станок для автоматической
дуговой сварки с автоматической подачей электродов, а в
1925 г. — аппарат с автоматическим образованием и
регулированием дуги и
автоматической подачей электрода.
В 1929 г. на кафедре
инженерных сооружений при
Академии наук УССР Е. О. Па-
тон (1870-1953)создал
электросварочную лабораторию,
в которой в 1931-1932 гг.
сконструировали модель
автоматической сварочной
головки (рис. 10.14, а, б) с
открытой дугой, а к 1935 г.
были выпущены 102
автоматические головки для
сварки плавящимся
электродом с 5-угольной дугой.
В 1938 г. на Киевском
заводе «Ленинская кузница»
был внедрен первый в СССР
сварочный трактор,
который сваривал металл
открытой дугой.
В 1935-1940 гг. были
созданы способы полуавтома-
Рис. 10.15. Лабораторная установка
для сварки под флюсом
294

тическои дуговой сварки наклонным и лежачим
электродом.
В 1936 г. для автоматической сварки под флюсом
переоборудована сварочная головка А-66 Института
электросварки (рис. 10.15).
В 1940 г. электросварщик вручную мог произвести
сварку 5 м шва в час, а автомат — 30 м.
В 1940 г. автоматическая сварка под флюсом была
внедрена на 32 заводах.
10.7. СВАРКА МЕТАЛЛОВ В ГОДЫ
ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ (1941-1945)
Сварка применялась при совершенствовании боевой
техники и технологии изготовления танков, самолетов и
другого вооружения, а также при строительстве
предприятий, эвакуированных в восточные районы страны.
Рис. 10.16. Механизация сварки: а —
установка для приварки крыши к башне
танка; б — установка для приварки подпогонного
кольца к башне танка
295

В январе 1942 г. были сварены под флюсом борта
первого в мире сварного танка и пущена первая в мире
поточная линия для сварки бронекорпусов танков (рис. 10.16).
В 1943 г. было организовано производство сварных
фугасных бомб, реактивных снарядов для «Катюш» и
других вооружений и боеприпасов.
В 1941-1945 гг. автоматическая сварка под флюсом
применялась на ГАЗе при выпуске как автомобилей, так и
самоходных артиллерийских установок, снарядов для
«Катюш» и др.
При изготовлении артиллерийского и стрелкового
оружия широко использовались штампосварные конструкции
с массовым применением контактной сварки. Сварка
применялась в транспортном, тяжелом, энергетическом
машиностроении и в станкостроении, для ремонта подводной
части кораблей и разрушенных железнодорожных мостов.
10.8. СВАРКА В СССР В 1946-1958 гг.
В 40-50-х гг. разработаны способы автоматической
сварки под флюсом на повышенных скоростях, способы
многодуговой, т. е.
многоэлектродной, сварки.
В 1950 г. в Институте
электросварки разработали
оригинальный
трубосварочный стан двухдуговой
сварки на больших скоростях, а
в 1955-1956 гг. — способ трех-
электродной автоматической
сварки под флюсом
последовательными электродами.
В 1945-1948 гг. создали
технологию
полуавтоматической сварки под флюсом
электродной проволокой
малых диаметров.
Электрошлаковую сварку
крупных заготовок изучили и
внедрили к концу 50-х гг. на
30 машиностроительных
предприятиях СССР (рис. 10.17).
В 1948-1949 гг.
сотрудники НИАТ разработали аппа-
Рис. 10.17. Заготовка массой 100 т,
изготовленная с применением
электрошлаковой сварки
296

Рис. 10.18. Сварка магистрального трубопровода с помощью
контактного трубосварочного агрегата КТСА-1
ратуру и технологию дуговой сварки в среде защитных
газов. В 1957-1958 гг. Институтом электросварки, ЦНИИТ
МАШ и НИАТ разработаны
специальные автоматы, сварочные
головки и полуавтоматы для
сварки в среде углеродистого газа
СС>2, а также источники питания
и организовано их массовое
производство в промышленности.
Были апробированы техника и
технология контактной сварки
жаропрочных сталей и сплавов
на никелевой основе,
алюминиевых и магнитных сплавов,
заложены основы технологии
точечной сварки деталей различной
толщины и из разнородных
материалов, освоена сварка
магистральных трубопроводов (рис.
10.18). Точечная сварка
применялась на Московском заводе
ИМ. И. А. Лихачева, на Калинин- Рис. 10.19. Унифицированная
градском вагоностроительном сварочная головка АБС
297

■**
t №
Рис. 10.20. Сварка полотнища на электромагнитном стенде
сварочным трактором СТ-17 (киевский завод «Ленинская кузница»)
заводе для изготовления электровозов, железнодорожных
и трамвайных вагонов.
Ручная дуговая сварка использовалась при
строительстве ГЭС.
Получили развитие следующие виды газопламенной
обработки: кислородная резка и газовая сварка, наплавка,
поверхностная закалка, напыление и сварка пластмасс,
газопламенная резка, газопламенная пайка. Наплавку в
50-е гг. применяли для восстановления изношенных
деталей и изготовления новых биметаллических изделий.
В то время был освоен выпуск нового сварочного
оборудования. В 1946 г. на заводе «Электрик» начато
производство сварочных агрегатов САК-2, АСУ-3 и др.
В Институте электросварки создали сварочную головку АБС
(рис. 10.19). В 1948 г. были введены в действие сварочный
трактор СТ-17 (рис. 10.20), а также много другого
оборудования, флюсов, электродов.
10.9. СВАРКА В СССР
(с 60-70-х гг. XX в.)
В Институте электросварки созданы электроды, дающие
высокое качество сварного шва. Введены в строй
крупнейшие электродные заводы. Изготовлены экономичные
источники тока: сварочные трансформаторы (СТШ-250) и
выпрямители для ручной дуговой сварки, а также задей-
298

ствованы различные способы механизированной дуговой
сварки — под флюсом и в среде защитных газов.
Реализованы на практике способ защиты
расплавленного металла от воздуха при механизированной сварке
с помощью трубчатых электродов из порошковой
проволоки, например ПП-А1, и технология производства
порошковой проволоки. Этот способ стали применять для
изготовления угольных комбайнов, роторных и ковшовых
экскаваторов, подъемных кранов, бульдозеров, скреперов,
транспортеров, комбайнов и т. д.
Освоена автоматическая сварка внутренних швов труб
с помощью телевизионной техники (1962 г.).
Разработаны процессы плазменной резки. Созданы
плазменные сварочные горелки.
В СССР разработана электронно-лучевая сварка и
создана гамма автоматизированных установок для этой
сварки, например У-250А.
В 1965-1968 гг. в СССР появились первые образцы
оборудования для лазерной сварки, например ССУ-1.
Отраслевая структура производства сварных
конструкций представлена на рис. 10.21.
Наряду с абсолютным увеличением объема
производства сварных конструкций к 1978 г. наблюдался
значительный рост применения сварки, что характеризуется по-
Рис. 10.21. Отраслевая структура производства сварных конструкций
в СССР:
(=) — другие отрасли; ЦЩ — машиностроение; ЩШ — строительство
299

1960 1965 1970 1975 1978
Годы
Рис. 10.22. Объем производства в СССР стали (1), проката (2) и сварных
конструкций (3)
казателями отношения объема производства сварных
конструкций к выпуску стали и проката в стране (рис. 10.22).
Динамика структурных изменений в производстве
сварных конструкций, литья, поковок и штамповок приведена
в табл. 10.1.
Развитие сварки привело к увеличению доли сварных
конструкций и снижению доли остальной продукции.
В табл. 10.2 проведено сравнение объемов и структуры
процессов сварки в СССР и США. По общему объему
металла, наплавляемого дуговыми способами, СССР
превосходил все зарубежные страны.
С 1965 г. объемы производства электросварочного
оборудования начали превышать количество изготовляемых
металлорежущих станков. Изменение структуры производ-
Таблица 10.1
Годовой объем производства сварных конструкций, литья, поковок и
штамповок
Продукция
Стальное литье
Чугунное литье
Поковки
Штамповки
Сварные
конструкции
Объем производства, млн т
1958 г.
9,9
35,0
6,6
9,1
39,4
1960 г.
9,5
33,1
5,9
8,6
42,9
1965 г.
8,4
27,8
4,7
6,8
52,3
1970 г.
7,2
24,3
3,9
5,9
58,7
1975 г.
6,6
20,3
3,2
5,5
64,4
1978 г.
6,5
20,1
2,9
5,6
64,9
300

Таблица 10.2
Объемы сварных изделий СССР и США
Способ сварки
Ручная дуговая
Ручная газовая
Итого ручная
Механизированная:
под флюсом
в защитном газе
порошковой
проволокой
Итого
механизированная
Всего
СССР
1958 г.
О
3
Е*
115,0
9,2
124,2
29,2
0,2
29,4
153,6
>,
о
s
а
m
74,9
6,0
80,9
19,0
0,1
19,1
100,0
1977 г.
н
6
3
401,8
16,2
418,0
88,3
109,1
15,3
212,7
630,7
>>
о
s
63,7
2,6
66,3
14,0
17,3
2,4
33,7
100,0
00
131
гЧ
а
в
349,4
176,1
336,6
302,4
в 545 раз
723,5
410,6
США
1958 г.
Е-
О
3
н
100,2
14,2
114,4
9,9
13,6
23,5
137,9
>>
о
Е-
Я
и
SS
и
72,7
10,3
83,0
7,1
9,9
17,0
100,0
ОО -
ю Л
ел О
но
а"
_ п
п
87,1
154,3
92,1
33,9
в 680 раз
79,9
89,8
1977 г.
о
3
156,8
18,9
175,7
28,3
107,0
54,8
190,1
365,8
>>
и
о
Ей
S
И
г?
(В
42,8
5,2
48,0
7,7
29,3
15,0
52,0
100,0
С
00
ю
О
а
X
156,5
133,1
153,6
285,9
786,8
808,9
265,3
С
е- .
t- Рн
СП О
н О
и"
-^ в
В
39,0
116,7
42,0
32,0
98,1
358,2
89,3
58,0

ства металлообрабатывающего оборудования
характеризуется следующими данными (в %):
1958 г. 1978 г.
Металлорежущие станки 61,8 38,8
Кузнечно-прессовое оборудование 11,7 9,1
Электросварочные машины 26,5 52,1
Созданы подвесные машины для контактной сварки,
например К-155. В 1970 г. объем применения этой сварки
составил 29 % всех видов сварки.
Установки сварки токами высокой частоты (ТВЧ)
впервые внедрили в сварочном цехе Днепропетровского
металлургического завода.
Освоена конденсаторная сварка мелких деталей и
микродеталей толщиной в десятые и сотые доли миллиметра.
Созданы простые и надежные способы соединения
алюминиевых проводов с помощью холодной и прессовой сварки.
Развивалась сварка трением, диффузионная, в
ультразвуке, взрывом и пластмасс.
Разработаны технология сварки в космосе и сварочные
роботы.
Апробировались новые перспективные виды сварки:
• плазменная сварка и резка;
• электронно-лучевая сварка;
• лазерная сварка;
• наплавка;
• контактная сварка;
• высокочастотная сварка;
• холодная и прессовая сварка;
• сварка трением;
• диффузионная сварка;
• сварка взрывом;
• ультразвуковая сварка;
• пайка металлов;
• термокомпрессионная сварка микросоединений;
• сварка пластмасс;
• сварка под водой;
• сварка в космосе и т. д.
Технологии и оборудование сварочного производства
постоянно совершенствуются.
Контрольные вопросы
1. Когда и где применялась кузнечная сварка в Древней Руси?
2. Как изготавливались сваркой артиллерийские орудия в XIV в.?
302

3. Какова роль Н. Н. Бенардоса в создании электродуговой сварки?
4. Какие установки и приспособления были разработаны Н. Н. Бе-
нардосом?
5. В чем состояли усовершенствования дуговой сварки,
предложенные Н. Г. Славяновым?
6. Как происходило становление сварки в первые годы Советской
власти?
7. Как развивалась сварка в период индустриализации?
8. Какие направления развития сварки в машиностроении вам
известны?
9. Как осуществлялась механизация и автоматизация сварки в 30-е гг.?
10. Каковы направления развития сварки в период Великой
Отечественной войны?
11. Как развивалась сварка в послевоенные годы?
12. Какова была динамика развития сварки в СССР по сравнению
с США?
13. Какова динамика развития сварки по сравнению с развитием
обработки металлов давлением и механической обработкой?
14. Каковы новые перспективные виды сварки?
Глава 11
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЕЙНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
11.1. СКИФСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ литья
Скифы в причерноморских степях появились
неизвестно откуда, но некоторые элементы их ранней культуры
свидетельствуют о возможных контактах с племенами
Алтая; вполне вероятными кажутся их связи с гуннами, у
которых археологи констатируют развитое меднолитейное
мастерство, так что скифы уже могли иметь навыки
металлообработки.
Скифы были кочевниками, но со временем часть из них
перешла на оседлый образ жизни. При освоении чужих
земель кочевники, как правило, впитывали культуру
разоренных ими племен и народов, развивая на их основе
свою. На новых землях скифы застали оседлые племена
с довольно высокой культурой — около III тысячелетия
до н. э. там уже появилась обработка меди. В начале II
тысячелетия до н. э. на территории многих теперешних
областей Украины и юга России получила распространение
бронза. Начало I тысячелетия до н. э. ознаменовалось
резким увеличением ее производства. Технические приемы
литья достигают при этом высокого уровня и разнообразия.
303

К этому времени многие народы уже владели секретом
литья по восковым моделям, несколькими способами
формообразования отливок, в том числе и художественных.
На этой основе с VIII по III в. до н. э. складывается особая
культура скифских племен.
В III—IV вв. до н. э. Скифское государство достигло
большого расцвета и стало могущественной силой Юго-Восточной
Европы. В это время особенно усилились контакты скифов
с эллинским миром. Древние греческие и римские авторы, не
очень восторгаясь варварами-скифами, тем не менее высоко
оценивали достижения скифских металлургов-кузнецов и
литейщиков, в частности оружейников. Особенно скифы
прославились высокохудожественными отливками из золота.
В военном деле скифы использовали массовую конно-стрел-
ковую тактику. Они начали применять стрелы с граненым
втульчатым наконечником из бронзы. Большая потребность
в стрелах вызвала необходимость создания особого способа
их изготовления. Прежние способы изготовления отливок в
каменных, глиняных и песчаных формах не позволяли
решить задачу массового изготовления наконечников стрел. Для
решения этой проблемы скифы стали применять
металлические формы. Литье в металлические формы (кокили)
связано с определенными сложностями и требует достаточно
высокой культуры производства. Но металлурги Скифии
около 2500 лет тому назад успешно освоили этот способ и даже
использовали металлические стержни.
Скифские литейные формы для наконечников обычно
состояли из двух или трех металлических частей (рис. 11.1, а),
Рис. 11.1. Литые изделия скифов: а — часть литейной
формы; б — стержень; в — бронзовый наконечник
стрелы; г — половина четырехместного кокиля
304

формировавших наружную поверхность отливки и
стержня (рис. 11.1, б), предназначенного для выполнения
внутреннего отверстия наконечника (рис. 11.1, в). Собранная
форма скреплялась специальными обручами и
устанавливалась вертикально. Ряд таких форм заливали
расплавленной бронзой через верхнее отверстие. Впоследствии
верхнюю часть отливки (прибыль) отламывали, а место
излома в наконечнике соответствующим образом затачивали.
Позже опыт скифского литья в кокиль был утрачен.
Возродился он вновь в России лишь в XVII в.
Для приготовления пищи скифы, как и некоторые
другие народы и племена, использовали большие (высотой до
1 м) круглые бронзовые котлы на одной (втульчатой)
ножке. Почти все из дошедших до наших дней котлов, а их
хранится в разных музеях России и Украины достаточно
много, представляют собой своеобразные художественные
отливки (рис. 11.2). Обычно орнамент выполнялся
наложением на восковую рубашку двухвиткового шнура
толщиной около 4 мм. Этот метод получил название
«шнуровой». Часто орнамент котлов имеет сложные
дополнения в виде фигур козлов, пальметок (стилизованный лист
в орнаменте), букраний (изображение головы быка) или
солярных знаков (знаков солнечного культа). В верхнем
крае котла отливали от двух до восьми вертикальных
ручек дугообразной формы или в виде стилизованных
зверей. Иногда ручки выполняли в виде простых боковых
приливов, часто к верхней части корпуса.
Небольшая толщина стенки, конфигурация,
художественные украшения — все это делало котел сложным для
литья. Между тем скифы пошли на еще большее усложнение —
они отливали корпус заодно с ножкой, часто
орнаментированной горизонтальными и вертикальными валиками, зигза-
а) б)
Рис. 11.2. Скифские бронзовые котлы: а — с фигурной
ручкой и «шнуровым» орнаментом; б — с простой
дугообразной ручкой
305

гами и «шнуровым» рисунком. Такую сложную технику
изготовления котла могли осуществить только мастера,
владеющие самыми высокими технологиями литья.
Форму для отливок изготовляли следующим образом: по
специальному шаблону вращения выполняли глиняный
болван; затем на него наносили восковую модель котла, или,
как ее называют литейщики, восковую рубашку; шаблон
вращали на оси, которую перед нанесением восковой
рубашки вынимали, а возникающее узкое отверстие забивали
глиной. Отливали форму котла кверху дном.
Внешняя часть литейной формы состояла из двух частей
(если не считать тех, которые формовали ушки): в одной
формировалась наружная часть самого котла, а в другой —
ножка и литник. У некоторых котлов корпус и втульчатая ножка
скреплялись особой литой «заклепкой». При этом вначале
отливали самостоятельно две части котла с
соответствующими отверстиями в месте их стыка (в дне корпуса и в верхней
части ножки). Затем обе части составляли вместе и в место
сопряжения заливали жидкий металл. В результате этого
образовывалась своеобразная литая «заклепка», крепко
скрепляющая обе половины котла. Возможно, что такие
«заклепки» использовались и в ремонтных целях, когда втульчатая
ножка обламывалась.
Кроме отливок хозяйственного назначения с
некоторыми художественными элементами, скифы отливали
большое количество художественных изделий: женские
украшения, детали конской сбруи, предметы ежедневного обихода
и оружие. Знаменитые на весь мир золотые литые гривны,
пектораль, кубки, ритоны были изготовлены для скифов
греческими мастерами, а мелкие золотые изделия и
особенно бронзовые изделия являются образцами
собственно скифского литейного искусства,
названного впоследствии скифским звериным
стилем (рис. 11.3).
Скифы широко применяли различные
способы формообразования отливок: литье в
каменные, известняковые, сланцевые,
песчаниковые и другие формы, в кокиль
(наконечников стрел), формовку по шаблонам
(для изготовления котлов), а также литье по
выплавляемым восковым моделям. При этом
Рис. 11.3. Зер- они ИСпользовали простые, но весьма ори-
кало с ручкой в г
зверином стиле гинальные приемы.
306

11.2. МЕДНОЕ И БРОНЗОВОЕ ЛИТЬЕ
В ДРЕВНЕЙ РУСИ
В Древней Руси (IX-X вв.) в достаточном количестве
отливали медные и бронзовые котелки, стрелы,
наконечники копий и разные украшения (серьги, запястья,
кольца, головные уборы и др.).
Новым этапом развития бронзового литья стало
появление литейных ремесел в Киевской Руси. При этом не
только создавались замечательные литые произведения,
но и разрабатывались необычайно оригинальные
процессы литья. В XI в. в Киевской Руси существовало развитое
литье специальных художественных изделий: различных
подвесок, подсвечников, бытовой утвари, булав и пр. При
раскопках на суздальско-владимирской территории
найдено много свидетельств существования там в IX в.
литейных мастерских. На рис. 11.4 показано изделие киевских
мастеров — водолей-рукомойник.
Художественным литьем занимались при монастырях
и церквях. Например, в Десятинной церкви Киева была
своя литейная мастерская.
Литьем выполняли на Руси бронзовые штампы,
служащие для изготовления украшений. Для отливки
металлических предметов (котлов, колец, браслетов, металлических
бус и т. д.) применяли каменные формочки.
С XI в. на Руси начинают возникать под руководством и
по образцам греческих мастеров местные производственные
центры для отливки предметов церковного обихода (медных
крестов, образков и т. д.). Образцами таких изделий могут
служить бронзовое паникадило
из Торжка (рис. 11.5, а),
медная литая лампада из Киева
(рис. 11.5, б), медная головка
булавы (рис. 11.5, в), литой
бронзовый крест Павла
Обнорского (рис. 11.5, г),
паникадило Благовещенского собора
Кремля (рис. 11.5, д).
Большое влияние на
работы русских литейщиков
оказали греческие мастера,
создавшие византийское литье брон-
30ВЫХ дверей итальянских Рис. ц.4. Рукомойник. Киевская
церквей, например бронзовые Русь, XII в.
307

Корсунские врата в
новгородском Софийском соборе
(рис. 11.6).
Одни из ранних образцов
литейного искусства русских
мастеров находятся в Лаврен-
тьевском монастыре с 1194 г.,
когда отливали колокола,
которые являлись дорогим
товаром.
Татаро-монгольское
нашествие тяжело отразилось на
развитии культуры и
искусства Древней Руси, но не
смогло полностью их уничтожить.
Уже в начале XIII в.
художественное литье возрождается
на территории Галицко-Во-
лынского княжества, куда
прибыли мастера-литейщики из
восточных княжеств.
Первыми организаторами
литья в Древней Руси были
Княжеский и Митрополичий
дворы. Сначала
удовлетворялись потребности имущих
классов в предметах роскоши и
религиозного культа.
Обслуживанием запросов более
широких слоев населения
занимались монастыри,
выпускающие мелкие отливки из
наиболее дешевых сортов меди
(тельные кресты, складные
иконы и др.)
Во 2-й половине XIII в.
центры литейного производства
переводятся из Южной Руси
(Киев, Полтава и др.),
пострадавшей в большей степени
от татаро-монгольского ига,
на север: в Великий Новгород,
Устюг Великий, Тверь,
Старицу и другие города. До XIV в.
308

д)
os
о
«о
Рис. 11.5. Отливки руских мастеров XI в.: а — бронзовое паникадило из Торжка; б — медная
литая лампада из Киева; в — медная головка булавы; г — литой бронзовый крест Павла
Обнорского; д — паникадило Благовещенского собора Кремля

-, sweet»*
Рис. 11.6. Бронзовые Корсунские врата в новгородском
Софийском соборе
на русское художественное литье оказывают влияние
греческие образцы, а с XV в. — Московская школа, для
которой характерны более тщательно отделанные детали с
широким применением чеканки.
В Древней Руси не возводили памятников и статуй.
Возможно, это связано с тем, что еще свежи были воспоминания
о низвергнутых языческих идолах. Зарождение
монументального литья в России, как и многого заимствованного с Запада,
310

связывается с деятельностью Петра I. Он собственноручно
сделал модель первой на Руси бронзовой статуи, стоящей и
сейчас в парке Петродворца в Петергофе. В России XVIII в. стал
«золотым веком» для бронзового литья, и в первую очередь
в новой столице. Шедеврами художественного литья
являются, например, фигуры фонтанов Петродворца, многие
памятники Петербурга и в особенности «Медный всадник».
Можно выделить нижеследующие периоды в развитии
древнерусского литейного ремесла.
Первый период (с VI по VIII в.) характеризуется
применением формовки по восковой модели и отливкой
украшений и деталей оружия в каменные формы из мягкого
известняка.
Второй период (с IX по 1-ю половину XII в.) отмечен
расширением выпуска отливок: появляются литые
церковная и домашняя утварь, детали оружия, иконки
складные, змеевики (барельеф с изображением зверей) и т. п.
Третий период (конец XII и 1-я половина XIII в.) —
время наивысшего расцвета древнерусского литейного
ремесла. Ассортимент отливок еще более расширяется,
усложняются сами отливки — паникадила, колокола,
булавы, водолеи и т. д. (каменные формы делаются из более
твердых пород камня).
11.3. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
В МОСКОВСКОМ ГОСУДАРСТВЕ В XIV-XVI вв.
В 1389 г. на Русь были ввезены литые бронзовые
пушки из Германии, напоминающие по форме колокол,
поэтому в том же году было освоено литье пушек на Руси
колокольными мастерами.
В 1479 г. итальянец А. Фьораванти, вызванный ранее
по указу Ивана III из Италии, построил пушечно-литей-
ный завод «Пушечная изба», который сгорел в 1489 г.
Затем был построен Пушечный двор, просуществовавший
несколько столетий.
В середине XVI в. московская артиллерия занимала в
количественном отношении первое место в мире. Кроме
Москвы пушечные дворы были в Новгороде и Пскове.
Самый замечательный из пушечных мастеров — А. Чо-
хов, среди многочисленных работ которого (рис. 11.7, а—д)
наиболее известна «Царь-пушка» (рис. 11.7, е). Это
колоссальное орудие, отлитое в 1586 г., было мортирой. Его
311

а)
312

г)
Рис. 11.7. Пушки, отлитые А. Чоховым: а — стенобитное орудие «Пирог»;
б — стенобитное орудие «Скоропея»; в — пушка «Троин»; г — огненная
пищаль «Еруп»; д — мортира; е — «Царь-пушка»
Рис. 11.8.
«Царь-колокол»
1735 г.
313

длина — 5 м 34 см, наружный диаметр ствола — 120 см,
диаметр узорного орнаментального пояса у дула — 134 см,
диаметр дульной части — 92 см, диаметр казенной части —
44 см. Вес «Царь-пушки» — 2400 пудов, а вес ядра —
52 пуда.
В области литья колоколов Московская Русь
значительно опережала все заграничные страны (включая Китай),
создав непревзойденные образцы как по величине, так и
качеству выполнения, например «Царь-колокол» И. Мо-
торина (рис. 11.8), и по красоте звучания «Царь-колокол»
работы мастера А. Григорьева.
11.4. ЧУГУННОЕ ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ЛИТЬЕ
Искусство чугунного художественного литья получило
широкое распространение и достигло совершенства в
России. Существенный вклад в историю развития литья в
России внесли уральские, московские и другие
литейщики. Они создавали как превосходные чугунные
кабинетные произведения, так и парковые ансамбли, ограды
набережных, монументальные памятники и грандиозные
сооружения.
Российское художественное чугунное литье началось с
украшения разного рода литых предметов хозяйственного
обихода (плиты для пола, печные дверки, очажные
плиты, пищеварные горшки) всевозможными орнаментами.
На развитие художественного чугунного литья повлияла
потребность в сложных по форме деталях для нужд
строительства. Вначале чугунолитейное производство было
развито в Тульско-Каширском районе России. Там оно
возникло в первой половине XVII в. Позднее интересные
художественные отливки были изготовлены петрозаводскими
литейщиками. На Урале многие чугунолитейные заводы
отливали для своих цехов, заводоуправлений и других
зданий художественно оформленные строительные детали —
чугунные колонны, украшения фасадов и внутренней
отделки, лестницы, перила. Так, в построенной в XVIII в.
Демидовым церкви в Нижнем Тагиле цоколь облицевали
чугунными узорчатыми плитами высотой до 1 м. В
Государственном Историческом музее хранятся уникальные
чугунные плиты с рельефными розетками по углам, отлитые
в 1702 г.
314

Значительные успехи в художественном чугунном литье
были достигнуты в середине XIX в. Оно стало
самостоятельной ветвью русского декоративно-прикладного искусства.
Особенно славился чугунным художественным литьем
Каслинский чугунолитейный завод, хотя он начал
изготавливать такие отливки позже других заводов (например,
Кушвинского и Верх-Исетского). Каслинские специалисты
создали большое количество художественных
произведений из чугуна. Только за последние 30 лет XIX в.
каслинские отливки двенадцать раз удостаивались самых
высоких наград на всероссийских и международных
выставках. Всемирное признание получили такие литые
художественные произведения, как «Мефистофель» и «Дон
Кихот» скульптора Готье и формовщика Ф. Самойлина,
«Клоун и наездница» скульптора А. Соловьева и формовщика
Н. Теплякова (рис. 11.9, а), «Крестьянин с граблями на
лошади» Н. И. Леберича, «Киргиз на лошади» скульптора
А. Л. Обера и многие другие.
Одну из разновидностей художественных изделий кас-
линцев представляют предметы обихода и бытовые
изделия, такие, например, как подставки для часов,
шкатулки, полочки, этажерки, пепельницы, блюда, тарелки,
столешницы, канделябры и т. п. В их изготовлении каслинцы
проявили большой талант, тонкий вкус и мастерство,
создав настоящие произведения искусства (рис. 11.9, б).
Например, на одном из чугунных блюд было изображено около
100 зверьков и птиц. Изделия каслинцев отличаются
исключительной четкостью и чистотой поверхностей
сложного орнамента.
Рис. 11.9. Каслинское литье: а — статуэтка «Клоун и наездница» А.
Соловьева; б — ажурная чугунная шкатулка; в — кабинетная скульптура
«Манилов»
315

Каслинцами создано много скульптурных портретов
выдающихся русских композиторов, писателей, мыслителей,
а также литературных героев (рис. 11.9, в) и сказочных
персонажей.
Художественные отливки Кусинского завода тоже
славились изяществом, тонкостью, ажурностью и филигранностью.
Значительным разнообразием отличаются их чугунные вазы
и канделябры, представляющие собой сложные декоративные
комбинации с кружевными орнаментами.
Российские архитектурные отливки из чугуна издавна
славились ажурностью, высокой художественностью и
прекрасным исполнительским мастерством. Низкая стоимость
чугуна и простота технологии литья давали возможность
архитекторам не ограничивать размеры отливок и
масштабы их применения в том или ином сооружении. Кроме
того, хорошие литейные и прочностные свойства чугуна
позволяют сочетать в изделиях монументальность и
тончайшую проработку деталей литых изделий.
Известны высококачественные чугунные
художественные отливки садово-парковой архитектуры XVII-XIX вв.
Большое место в числе таких отливок, изготовляемых на
Урале, занимали ограды и садовые решетки, которые
в большом количестве отправлялись во многие города
России. Однако их редко использовали для украшения
роскошных усадеб Москвы и Санкт-Петербурга. Это
происходило потому, что близко расположенные заводы
(Петропавловский, Баташевский и др.) изготовляли изделия по
рисункам лучших архитекторов России XVIII-XIX вв. и
имели высококлассных мастеров-литейщиков. В садово-
парковой архитектуре усадеб и общественных парков и
садов широко использовались литые вазы, садовая мебель,
фонарные столбы и т. п.
Успехам русских заводов в создании оригинальных,
высокохудожественных отливок способствовало
сотрудничество скульпторов и мастеров-литейщиков, а некоторые из
скульпторов и литейщиков работали и учились на
Каслинском заводе, где была создана художественная школа.
11.5. ПЕРВЫЕ РУССКИЕ МОНЕТЫ
Развивалась торговля и требовалась валюта. В связи с
этим Древняя Русь, не имевшая собственного опыта в
изготовлении монет и достаточного количества монетного
316

Рис. 11.10. Владимирские сребреники:
а — с радиальными трещинами; б — с
выломами
металла, не обратилась
за помощью к другим
странам, а создала свое
самобытное искусство
литья монет. Киевский
монетный двор (по сути,
скромная ремесленная
мастерская) разработал
и использовал
своеобразную
металлургическую технологию
изготовления монет.
Литье монетных
дисков было известно еще
в глубокой древности;
так, лили их в Ольвии
и Сиракузах еще до
новой эры. Русские ли-
тейщики-монетарии освоили совершенно новый процесс
литья, совмещенный с обжатием, который был снова
«открыт» лишь почти через 1000 лет и называется теперь
жидкой штамповкой.
Серебряные монеты (сребреники) имели такие литейные
дефекты, как недоливы и неспаи, расположенные
произвольно (рис. 11.10, а). Зависимости между массой монет и
наличием в них дефектов нет. Поэтому специалисты
пришли к выводу, что монеты отливали в открытые формы,
но с последующей «подпрессовкой». Это подтверждается
наличием у монет радиальных трещин (рис. 11.10, б), а
также могло стать причиной и выломов в виде сегментов у
части сребреников. Такие дефекты могли возникнуть только
в результате деформации (расплющивания) в момент,
когда серебро находилось в твердожидком состоянии. Края
плоского слитка затвердевают быстрее, и при ударе (или
нажиме) штемпелем края растягивались и
растрескивались.
Историческое значение древнейших отечественных
монет заключается не только в том, что они стали первыми
увековеченными в металле памятниками русской
государственности, но и в том, что они свидетельствуют о
высоком уровне развития самобытной техники литья монет в
период утверждения христианства на Руси.
317

11.6. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО В РОССИИ
В XVII-XVIII вв.
Процесс отливки из чугуна был освоен в России в XVI в.
Прибывшие ремесленники голландцы и шведы положили
начало железоделательному и чугунному производству в
окрестностях Тулы и Каширы, где были открыты
железные руды. В 1589 г. Тульско-Каширские заводы включали
Городищенские (четыре завода) и Каширские (семь
заводов). На них отливали пушки, ядра, гранаты, ступы, гири
и т. д.
Россия выходит на первое место в мире по производству
чугуна и железа. Главными потребителями российского
Таблица 11.1
Список чугунолитейных цехов, построенных в 1648—1695 гг.
Год постройки
завода
1648
1651
1653
1656
1668
1674
1689
1694-1695
Владелец завода
Виниус,
Марселис и
Акема
Б. И. Морозов
Виниус,
Марселис и
Акема
Виниус,
Марселис и
Акема
Марселис
Бутенант-Розен-
буш
Наследники
Марселиса
Н. Аристов
и К. Борин
Название завода
Важский (на
р. Ваге близ
Шенкурска)
Павловский
(близ
Звенигорода)
Новые
Каширские
заводы:
Ведменский, Са-
ломыковский,
Елкинский,
Чернцовский
Паратовский
Вепрейский (на
р. Вепрейка)
Устьрецкий,
Кедрозерский
Дугненский (на
р. Дугне)
Близ
г. Романова (на
притоке
р. Воронеж)
Изготовляемая
продукция
Ядра
Пушки, ядра
Ядра
Пушки,
мортиры, болты,
гранаты, ядра
Пушки, ядра
Пушки, ядра,
гранаты
Пушки, ядра
Пушки, ядра
318

чугуна были Англия и США. Помимо изготовления пушек
и ядер налаживается производство изделий для бытовых
нужд. Например, на Уральских заводах русские
литейщики стали применять армированные железом чугунные
стропила.
Отливки изготавливались непосредственно из чугуна,
выплавленного в доменных печах. Последнее ставило
машиностроение в зависимость от доменных металлургических
заводов и тормозило его развитие, так как доменные
заводы были удалены от центров потребления продукции
машиностроения.
России принадлежит приоритет введения вторичного
переплава металла для отливки фасонных деталей.
В 1774 г. заводчик А. Р. Батищев строит
опрокидывающиеся шахтные печи — прототип вагранок для
переплавки чугуна. Это позволило создать литейные цехи на
машиностроительном предприятии, не зависящие от доменных
цехов.
11.7. ОБЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ
На историческом пути развития литейного производства
от примитивной технологии древности и Средневековья до
современного уровня изменялось металлургическое
оборудование:
• росла вместимость ванны, причем не за счет
углубления ямы, а, наоборот, путем подъема дна и сооружения
ограничивающих вертикальных стенок;
• совершенствовались способы отделения шлака от
металла — появилось специальное отверстие в стенке
верхней части ванны для удаления шлака (подобные отверстия
в нижних частях ванны служили для выпуска металла);
• изменялись методы подачи воздуха (дутья) — от
естественной тяги до искусственных, в простейших случаях
использовали ручные и ножные мехи;
• осваивалась плавка металла в тиглях из обожженной
глины или камня, часто имевших носик для разливки
металла. Так, например, в нурагах Сардинии — древних
каменных укрепленных жилищах, относящихся к
бронзовому веку, были найдены каменные ложки, служившие
для разливки полученной в печи бронзы (рис. 11.11).
319

Конструкция и методы изготовления литейной формы
также претерпевали изменения в связи с необходимостью
повышения качества отливок, их сложности,
потребительских свойств. Видимо, самой древней, открытой, разовой
формой был оттиск по образцу (эталону) сначала просто
во влажной почве, а затем в специально подготовленной
«постели» из увлажненного мелкого песка с глиной
(сейчас это называется песчаной формой). Образцом являлось
изделие, которое можно было воспроизвести (способ
используется до сих пор в ремонтных целях для
изготовления аналогичной, вышедшей из строя несложной детали).
Сначала в качестве образцов чаще служили каменные,
более грубые и простые по конфигурации изделия, что
отражалось на форме их металлических копий. При этом
форма отливки могла быть улучшена ковкой, чеканкой,
особенно если отливки были из пластичного металла.
Постепенно, по мере совершенствования оригинала (модели),
который мог быть и металлическим, улучшались и его
литые копии. В ряде случаев модель для изготовления
литейной формы могла быть и деревянной.
Замена эталонного изделия его моделью сыграла
важную роль в развитии приемов изготовления формы. Кроме
того, отливка, полученная по оригиналу изделия, как
правило, меньше оригинала из-за усадки металла при
охлаждении. Причем чем крупнее отливка, тем более заметно
было это различие.
Рис. 11.11. Металлургическая оснастка из обожженной глины,
используемая в бронзовом веке
Плавильные тигли, найденные: 1,2 — в Трое, Греция; 3 — в Монзесе,
Австрия; 4 — в Велем Сцен Виде, Венгрия; 5 — наконечник воздуходувных
мехов (Баядал, Австрия)
320

Это обстоятельство, мало существенное для малых
отливок, приобретает решающее значение для точных и
больших машиностроительных деталей. Указанное
несоответствие можно исключить при использовании модели
несколько больших, чем оригинал, размеров с учетом
будущей усадки материала отливки.
Таким образом, в отливках, изготовленных методом
литья в песчаные формы, получали возможность
воспроизводить все мелкие подробности конфигурации
оригинала. Важно было лишь обеспечить четкий отпечаток в
процессе равномерного осаживания модели в «постель»
(рис. 11.12, а) и не повредить его при извлечении модели
из не очень прочной формы (рис. 11.12, в).
Процесс литья в песчаную форму, изготовленную по
модели, совершенствовался, усложнялся,
детализировался, прежде чем стал пригодным для современного, в том
числе автоматического, производства отливок. Однако
спустя тысячелетия он не потерял своего значения.
Позднее была создана многократно используемая
литейная форма, по отпечатку которой можно последовательно
получать несколько
отливок с одинаковыми
геометрическими
размерами. Материалом
для таких форм
могли служить
обожженная глина или мягкие
камни. На рис. 11.13
показан пример такой
открытой каменной
формы для отливки
бронзового ножа.
Идея литья в
постоянные формы и ее
реализация зародились в
глубокой древности.
Однако широкое
использование такого
способа получения
литых изделий началось
через тысячелетия,
когда материалами *ис-11Л2- Схема изготовления открытой
^ формы в почве: а — осаживание модели;
ДЛЯ форм стали спла- g — отделка верхней поверхности формы;
вы на основе железа. в — извлечение модели
321

Рис. 11.13. Каменные литейные формы и отливки: а — открытая каменная
форма для ножа; б — бронзовый литой нож; в — закрытая двухгнездовая
форма для пальстабов (топор)
Это позволило увеличить стойкость форм, существенно
улучшить конструкцию и способы их изготовления.
Сейчас металлические формы являются основным
инструментом для получения отливок из низкотемпературных
цветных сплавов (на основе цинка, алюминия и других
металлов).
Следующим важнейшим элементом конструкции
литейных форм, позволившим расширить ассортимент отливок
и приблизить их конфигурацию к готовому изделию, стал
литейный стержень, формирующий внутреннюю часть
отливки. Вот некоторые требования к свойствам литейного
стержня:
• он должен иметь определенную прочность, чтобы его
можно было переносить и устанавливать в форму;
• он не должен быть слишком прочным, чтобы его
можно было вынимать из отливки без ее разрушения (лучше
разрушить стержень).
Простые стержни можно было изготовлять из глины.
В России литейные стержни долго называли «шишками».
322

Возможно, мастера в древности использовали в качестве
круглых литейных стержней сосновые или кедровые шишки.
Следующим этапом развития технологического
процесса литья явилось получение сложных пустотелых отливок
со стержнями, формирующими внутренние полости.
По древнему способу сначала изготавливали из глины или
гипса стержень-болван, имевший грубо приближенное
очертание будущего изделия. Затем мастер-художник, в
большинстве случаев он же литейщик, лепил на этом болване
восковую модель изделия. После этого, прикрепив к модели
восковую литниковую систему, он приступал к изготовлению
формы. Формовочная смесь, разведенная до консистенции
сметаны, наносилась тонкими слоями с промежуточной
подсушкой на воздухе (сейчас слои наносят последовательно
окунанием в жидкую композицию связующего с обсыпкой
огнеупорным наполнителем). После получения оболочки
достаточной манипуляторной прочности ее можно обмазать глиной
и всю форму прокалить для удаления восковой модели.
В современном технологическом процессе литья
промышленных изделий по выплавляемым моделям модели
из легкоплавких материалов получают в пресс-формах:
гипсовых — при мелкосерийном производстве,
металлических — при массовом.
Освоение производства более крупных пустотелых и
относительно тонкостенных, сложных по форме отливок
поставило перед литейщиками еще одну важную задачу —
качественно заполнить форму металлом. Простейшие
литниковые системы не могут решить ее. Кроме того, не так
просто до заливки металла полностью удалить из формы
материал восковой модели. Остатки воска в форме могут
служить источником дефектов в отливке.
На рис. 11.14 показана бронзовая отливка фигуры оленя
после разрушения формы, до того как начаты отделочные
операции. На отливке сохранились литниковая система —
семь разветвляющихся каналов, которые соединяются в
одной литниковой чаше, и система специальных,
дополнительных каналов, по которым происходит полное удаление
материала восковых моделей из формы. Последняя
система каналов служит также для свободного выхода воздуха
из полости формы при заливке ее жидким металлом.
Подобно получению бронзовой отливки оленя,
происходило изготовление цельнолитного памятника Петру I —
«Медного всадника». Отлитый при императрице Елизавете
первый памятник Петру I по модели К. Б. Растрелли не
323

понравился Екатерине П,
хотя портретное
сходство (есть бюст Петра I
в Эрмитаже)
признается наилучшим.
Возможно, императрицу
не удовлетворяла
широко распространенная
композиция
памятника, и она пригласила
работавшего во
Франции известного
скульптора Э. М. Фальконе
сделать новый
памятник. В 1770 г.
Фальконе закончил
одобренную Екатериной
модель статуи. Голову
Рис. 11.14. Фигура оленя, полученная литьем ПетРа J выполнила при-
по выплавляемым моделям после извле- ехавшая С НИМ его
мочения из формы. Бронза лодая ученица М. Кол-
ло. Сам памятник
(рис. 11.15) изготавливали более десяти лет — сначала
скульптор с литейным мастером Б. Эрсмоном (первые два
года), а затем только скульптор.
Один из знатоков искусства того времени Д. Дидро
писал Фальконе о виденной им модели: «Труд этот, как
истинное прекрасное произведение, отличается тем, что
кажется прекрасным, когда его видишь в первый раз, а во
второй, третий, четвертый раз представляется еще более
прекрасным: покидаешь его с сожалением и всегда охотно
к нему возвращаешься».
Технологический процесс изготовления «Медного
всадника» мало чем отличается от литья ранее
изготавливаемых статуй. Однако представляет интерес необычность
композиции такой крупной скульптуры (масса ее примерно Ют).
Вздыбленная лошадь стоит на двух ногах и подперта
хвостом — три точки опоры.
Фальконе решил проблему устойчивости скульптуры,
соединив хвост лошади с извивающейся на земле змеей,
организовав, таким образом, дополнительную опору для
всей скульптуры (растоптанная змея, кстати, имела и
смысловое значение, символизируя побежденное
сопротивление преобразованиям Петра I). Чтобы гарантировать ус-
324

РГ-ТГ.О №4s
CATHARi.NA *<>»
Рис. 11.15. Памятник Петру I «Медный
всадник». Бронза. Скульптор, литейный
мастер Э. М. Фальконе, 1782 г.
тойчивость статуи,
Фальконе обеспечил
положение ее центра
тяжести между задними,
опорными ногами и
хвостом за счет
неравномерной толщины
тела отливки и
специального железного каркаса
в задних ногах и в
хвосте коня. Толщина
стенки отливки изменяется
постепенно от 7,5 мм в
голове, передних ногах и
груди коня до 30 мм в
районе бедер и хвоста;
масса специального
каркаса в статуе — около
4 т. Важное значение
для распределения
силовых нагрузок имели
конструкция специального
каркаса в этой части
скульптуры и способы соединения его с отливкой. Сложность
проблемы усугублялась тем, что скульптура ориентирована
строго с юга на север, а направление ветров в
Санкт-Петербурге — с запада на восток, т. е. возникает значительный
«парусный» эффект.
Исследование статуи во время ремонта в 1976 г. дало
необходимые сведения о конструкции каркаса (рис. 11.16, а).
Так, в опорной части отливки он состоит из стального
горизонтального бруса сечением 45 х 100 мм,
расположенного на уровне основания хвоста и имеющего форму дуги,
воспроизводящей очертания крупа коня. По всей длине
брус, кроме зоны Б, где расположен плащ всадника
(рис. 11.16, б), примыкает непосредственно к внутренней
стенке отливки. Брус толщиной 30 мм и шириной 100 мм
залит в четыре прилива, составляющие одно целое с
фигурой (рис. 11.16, в). К горизонтальному брусу с обеих
сторон болтами прикреплены стойки, находящиеся в ногах
коня. В сечении В—В эти стойки также залиты в
прилив на стенке отливки (рис. 11.16, г). И наконец, в нижней
части ноги бронза слоем толщиной 8-12 мм залита
непосредственно на стальную стойку, которая входит в фун-
325

а)
в)
г)
В—В
Зона
трещин
и несли- А—А Сталь
тин JL. ная
шм шина
Рис. 11.16. Конструкция несущего стального
каркаса монумента «Медный всадник»
дамент. Каркас из
хвоста коня
проходит в тело змеи и в
постамент. Таким
образом, всю
нагрузку в опорных
частях статуи (ногах,
хвосте) несет
стальной каркас, прочно
соединенный с
отливкой и надежно
обеспечивающий
целостность и
устойчивость монумента.
Отсутствие доступа
влаги и воздуха к
каркасу
гарантирует его сохранность.
Сложный, много-
операционный, трудоемкий технологический процесс
производства цельнолитых статуй обеспечивал малую их
надежность. Несмотря на мастерство и находчивость
литейщиков, им часто не удавалось избежать многочисленных
дефектов в этих статуях, требовавших дополнительных
операций для исправления. Если прибавить к этому
необходимость отделки отливки в многочисленных местах
присоединения различных технологических каналов, то
продолжительность отделочных работ из-за их значительного
объема могла составлять два-три года. Так, например, в
отлитой известным литейным мастером Гоором в
Копенгагене статуе Фредерика V в течение двух лет пришлось
заделывать, зачеканивать и запаивать несколько сотен
раковин, свищей и других дефектов. Случались и аварии:
разрыв формы, выброс металла и пр., которые могли вообще
свести на нет плоды многолетнего труда.
Известна такая подробность из истории литья
«Медного всадника». При первой заливке формы монумента в
декабре 1775 г. прорвавшийся из формы металл вызвал
большой пожар. Только мужество литейщика Хайлова,
руководившего тогда плавкой и заливкой, спасло форму от полного
уничтожения. Причина пожара заключалась, видимо, в
повреждениях литниковых и выпорных каналов со стороны
хвоста коня из-за деформации стального каркаса при его
нагреве во время заливки или ранее — при вытапливании вос-
326

Рис. 11.17. Последовательность операций по
восстановлению формы монумента «Медный
всадник»: а — граница раздела частей статуи; б —
срез части литейной формы на границе раздела
ка и прокалке формы. В результате аварии образовались
многочисленные крупные дефекты (недоливы, спаи) в голове
лошади и фигуре всадника выше пояса.
Фальконе разработал такой план спасения статуи. Решено
было дефектную часть статуи срезать и вновь долить ее,
нарастив новую форму непосредственно на сохранившиеся части
монумента. С помощью кусков гипсовой формы 5 (рис. 11.17, б)
была получена восковая модель 6 верха отливки,
являющаяся продолжением стенки 1 отлитой ранее части статуи
(рис. 11.17, а). Остальные элементы изготовления
добавленной формы были подобны ранее использованным (2, 4 —
формовочный материал, 3 — керамическая кладка).
Вторую заливку металла произвели в ноябре 1777 г., и
она полностью удалась. В результате была получена
цельнолитая статуя, отлитая в два приема, и обеспечена
близость химического состава металла верхней и нижней
частей статуи, заливавшихся с перерывом в два года.
11.8. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ МИРОВОГО РАЗВИТИЯ
ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
(с VI в. до н. э. по конец XIX в.)
Общее представление о всемирной истории развития
литейного производства в связи с развитием
машиностроения можно получить из перечня важнейших этапов,
характеризующихся значительными достижениями
литейного производства (табл. 11.2).
327

Таблица 11.2
Этапы развития литейного производства
Период времени
VI в. до н. э.
II в. до н. э.
XIII-XIV вв.
н. э.
Конец XIV в.
XV в.
XVI в.
XVII в.
XVIII в.
1774 г.
1770-1776 гг.
1765-1785 гг.
Этап литейного производства
Распространение чугунного литья в Китае
Внедрение китайского способа чугунного литья в
Фергане
Отливки из чугуна (горшки, котлы, тюфяки) в г.
Великие Болгары и Сарай-Берке. Знакомство древних
русских литейщиков с китайским способом чугунного литья
Первое получение чугуна из переносных поворотных
печей в Западной Европе. Отливка из чугуна первой
плавки ядер, котелков, половых плит, комнатных печей
Первые образцы тонкостенного посудного и
художественного литья в Западной Европе
Распространение чугунного художественного литья
(надгробные плиты, печи, решетки). Отливка колоколов и
пушек (эпоха Ивана Грозного); начало применения
закрытых песчаных форм
Изобретение деревянных мехов; постройка плотин и
заводских прудов. Попытки применения кокса.
Постройка Версальского водопровода (1681-1688 гг.) —
отливка водопроводных труб. Первые чугунолитейные
заводы в России (Городищенские) — литье в песчаные
формы пушек и ядер и других припасов (1632 г.).
Ассортимент литья: картечь, ядра, топочные решетки,
ступки, сточные желоба, цилиндрические печи,
водопроводные трубы, детали оборудования доменных печей
Переносные печи Реамюра (1722 г.). Первые
исследования излома и структуры чугуна под микроскопом.
Отливка в Париже первого чугунного цилиндра для
огневой машины (1729 г.). 1735 г. — первая плавка
чугуна в домне на коксе (А. Дерби). Высота домны 8-10 м,
производительность 2500-4500 кг в сутки. Появление
технической литературы, посвященной литейному
производству
Заводчик А. Р. Батищев строит опрокидывающиеся
шахтные печи — прототип вагранок для переплавки
чугуна, что позволило создать литейные цехи на
машиностроительном предприятии, не зависящие от
доменных цехов
Замена бронзовых цилиндров атмосферных машин
чугунными
Распространение паровых машин Уатта.
Возрастающее применение чугунного литья
в машиностроении. Первые чугунные мосты и рельсы.
Применение впервые армированного литья на Урале
(балки, колонны и т. п.)
328

Продолжение табл. 11.2
Период времени
1778 г.
1785-1790 гг.
1794 г.
1795-1830 гг.
Конец XVIII в.
1835 г.
1850 г.
1855 г.
1855-1857 гг.
1855 г.
1858 г.
1865 г.
1866 г.
1866 г.
1867 г.
1868 г.
1875 г.
1885 г.
1890 г.
Этап литейного производства
Д. Вилькинсон впервые отливает чугунный цилиндр
паровой машины в моноблоке
Шотландские литейные впервые отливают
тонкостенные канализационные трубы. Возрастающее
применение английских пламенных печей на коксе
Д. Вилькинсон берет патент на низкие поворотные
печи для плавки руды
Широкое распространение чугунного художественного
литья (заводы Лауахаммер, Глейвиц, Ильзенбург,
Александровский, Сноведской, Берда )
Постепенное отделение литейных цехов от доменных
заводов и возникновение чугунолитейных заводов
«второй» плавки (Гусевский и Сынтульский заводы,
Александровский завод, поворотные печи Баташевых для
переплавки чунного лома и других отходов)
Фомирование Н. Бутеневым основных положений
теории наследственности чугунов
Первое применение модельных плит (простых и
поворотных) в практике литейного производства
Первые формовочные машины со штифтовым подъемом
(Всемирная выставка в Париже)
Изучение вопроса о благотворном влиянии количества
переплавок и времени выдержки чугуна в
расплавленном состоянии на его механические качества (США)
Появление первых стальных пушек (Парижская
выставка)
Постройка вагранки Айерланда
Постройка вагранки Кригара
Разработка теории возникновения газовых и усадочных
раковин и усадочной пористости в отливках А. С.
Лавровым и Н. В. Калакуцким
Анализ причин возникновения ликвации в слитках
Механизм возникновения внутренних напряжений
в отливках (Н. В. Калакуцкий)
Открытие Д. К. Черновым критических точек
Появление формовочных машин с поворотными плитами
Появление формовочных машин с протяжными плитами
Постройка первого конвейера в литейной (Вестингауз,
США)
329

а)
в)
д) !
е)
Рис. 11.18. Художественное литье в дореволюционной России: а—г —
укротители коней (П. К. Клодт); д — конная статуя Петра I (Растрелли и
Мартелли); е — памятник генералиссимусу А. В. Суворову (В. П. Екимов)
330

Художественное литье статуй начало развиваться в
период царствования Петра I, который много внимания
уделял украшению петербургских и пригородных дворцов.
В Петергофе была отлита статуя Самсона, раздирающего
пасть льву. Работы по отливке «Медного всадника»
длились с 1766 по 1778 г. Были отлиты «Укротители коней»
П. К. Клодта (рис. 11.18, а—г) и другие статуи.
В 1720 г. отлита конная статуя Петра I работы
Растрелли и Мартелли (рис. 11.18, д). В 1801 г. В. П. Екимо-
вым был отлит памятник генералиссимусу А. В. Суворову
(рис. 11.18, е).
В XIX в. относительно крупные литейные цехи были
организованы при паровозостроительных заводах —
Коломенском, Сормовском, Брянском и др.
Д. И. Менделеев открыл периодический закон, Д. К.
Чернов — критические точки превращений в сплавах на
основе железа, что послужило основой для разработки
современной теории металлургии и металлографии.
11.9. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО В РОССИИ В XX в.
После революции 1917 г. в России были созданы
автотракторная, авиационная, станкостроительная
промышленность.
В 1930-1934 гг. входит в строй литейный цех
Сталинградского тракторного завода, оснащенный современным
оборудованием для поточного производства.
Литейное производство бурно развивалось. По
количеству литья СССР занимал первое место в Европе, а по
механизации технологического процесса в литейном
производстве — одно из первых мест в мире.
На базе литейных заводов создаются крупные НИИ. При
многочисленных машиностроительных и
металлургических вузах предусматриваются специальные кафедры
литейного производства. Организуется сеть НИИ.
Конструирование отечественных типов литейных машин
осуществлялось конструкторскими бюро НИИ ЛИТМАШ,
завода «Красная Пресня» и других машиностроительных
заводов. Развиваются различные виды литья: в кокиль,
центробежные, под давлением и др.
В 1937-1942 гг. увеличен выпуск литья при
наименьших затратах. Совершенствуются формовочные
материалы, технология формирования свойств сплавов и пр.
331

В годы Великой Отечественной войны изготавливаются
с применением литья вооружение и боеприпасы,
совершенствуется технология литья, широко применяются
металлические формы вместо разовых.
Строительство автоматизированных линий литья
осуществлялось в послевоенные годы. Широкое распространение
получило непрерывное литье по выплавляемым моделям и
литье в оболочковые формы. Стали применять
электрошлаковое литье для повышения качества крупных
отливок. Совершенствуется и автоматизируется литье в песча-
но-глинистые формы. Для координации
научно-исследовательских работ по литейному производству создана секция
«Процессы литья» при научном совете Академии наук СССР.
К особенностям новых технологий литья относятся:
• объемное моделирование и изготовление моделей с
использованием компьютеризированных установок, а также
изобретение новых составов термопластичных смесей для
изготовления моделей;
• изготовление эластичных форм для получения
восковых моделей;
• разработка рекомендаций по выбору модельных
составов, их насчитывается уже более 400;
• внедрение новой литниково-питающей системы;
• изготовление литейных керамических оболочковых
форм на основе этилсиликата;
• изготовление форм для литья эстрикпроцессом.
Вопреки неоднократным прогнозам, литье как способ
получения разнообразных изделий не теряет своего
значения и в эпоху высоких технологий, кибернетики,
космических полетов и т. п.
Более того, литейное производство является одним из
основных поставщиков металлических изделий для
важнейших отраслей народного хозяйства: машиностроения,
строительства, а также производителем потребительских
товаров. Стоимость продукции литейного производства
достигает 1,0—1,5% стоимости валовой промышленной
продукции. Литейщики изготавливают станины прокатных
станков и корпуса гигантских гидротурбин массой в сотни тонн
и комплектующие детали массой в несколько граммов для
изделий радиоэлектронной промышленности, часов,
охотничьих ружей и т. д. Широкое распространение литейного
производства в современных условиях объясняется прежде
всего его чрезвычайной экономичностью по энергозатратам
и расходу материалов. Литье — наименее энергоемкий спо-
332

соб формообразования деталей, особенно сложной
конфигурации. Неслучайно методом литья изготавливают изделия
не только из металлов, но и из пластмасс, стекла, камня.
Порой можно слышать сетования на то, что старые
приемы литья утеряны, а мастерство литейщиков не столь
многогранно, как было раньше. Быть может, какие-то секреты
изготовления формы с использованием яичных желтков,
костной муки или других подобных материалов действительно
утеряны, но вряд ли для литейщиков они актуальны
сегодня, когда открыты новые процессы литья, когда балгодаря
достижениям науки и техники на смену традиционным
методам литья приходят более эффективные решения.
Перед современными литейщиками стоят задачи
повышенной сложности. Но и средств для решения их большое
множество. Одно лишь остается общим — увлеченность
своей профессией. Более 400 лет тому назад В. Бирингуччо
писал в своем труде «О пиротехнике»: «...Литейщик всегда
похож на трубочиста, покрыт углем и противной копотью;
его одежда пропылена и наполовину сожжена; его руки и
лицо залеплены грязной землей... Ремесло литейщика
держит ум его в беспокойстве и страхе за исход работы,
угнетает и напрягает его... Но вместе с тем это выгодное и
тонкое ремесло и в большой степени увлекательное».
С тех пор многое изменилось. Помогают получать
отливки различные «умные» машины, многие новые процессы
литья исключают использование «грязной земли».
Непрерывно возникают и внедряются в производство такие
процессы, при которых роль литейщика сводится к наладке,
контролю и дистанционному управлению процессом.
Контрольные вопросы
1. Когда и какие бронзовые отливки изготавливались скифами?
2. К каким литейным технологиям прибегали скифы при
изготовлении стрел?
3. Какие способы формообразования отливок применялись скифами?
4. Какие отливки изготавливали русские мастера в XI в.?
5. Какие периоды можно выделить в развитии древнерусского
литейного ремесла?
6. Как развивалось пушечное литейное производство в Московском
государстве?
7. Как развивалось производство литых колоколов?
8. Какие известные литейщики принимали участие в создании
пушек и колоколов на Руси?
9. Что вам известно о каслинском чугунном литье?
333

10. Как отливались владимирские сребреники и какие технологии при
этом применялись?
11. Какие чугунолитейные цеха были построены в XVI в.?
12. Что вам известно об этапах развития литейного производства?
13. Каковы достижения статуарного литья в России?
14. Как происходило развитие технологии литья?
15. Какова была технология изготовления памятника Петру I
«Медный всадник»?
16. Каковы особенности современной технологии литья?
Глава 12
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ
12.1. СОЗДАНИЕ СТАНКОВ
С ПЕРИОДА НЕОЛИТА ПО СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Еще в период неолита (5000 лет до н. э.) созданы станки
для притирки отверстий (см. рис. 2.4) и пазов в камнях
соответственно с лучковым и ручным приводом.
В Древнем Египте (IV в. до н. э. — V в. н. э.) был
изобретен токарный станок сначала с ручным веревочным
(рис. 12.1, а), а затем с лучковым приводом (см. рис. 3.4, а).
В древних станках для привода использовали силу
упругости древесной ветви (рис. 12.1, б), а позже лука (рис. 12.1, в).
Из древесины вытачивали различные миски, крышки,
фигурные ножки (рис. 12.1, г). При этом использовали
разнообразные ручные режущие инструменты (рис. 12.1, д).
В Древней Руси (Х-ХШ вв.) с помощью песчаника
затачивали холодное оружие: мечи, копья, стрелы. В XV в.
был создан новгородский токарный станок (рис. 12.2, а).
Бронзовые и железные режущие инструменты (пилы,
долота и т. д.) применяли для изготовления деревянных
колец, шахмат и других изделий.
В Средние века (IV-XV вв.) была усовершенствована
конструкция лучкового токарного станка, в котором
вместо лука (рис. 12.2, б) стали использовать упругий стер-
(рис. 12.2, в, г). Затем лучковая конструкция была
заменена конструкцией с маховым колесом (рис. 12.2, д),
которое приводилось во вращение сначала вручную, а
затем силами воды и ветра.
334

Рис. 12.1. Древние токарные станки: а — древнеегипетский с ручным
веревочным приводом; б — использующий для привода силу упругости
древесной ветви; в — с лучковым приводом; г — изделия, изготовленные
на токарных станках; д — ручные режущие инструменты древних токарей
335

Рис. 12.2. Средневековые токарные станки: а — новгородский; б — лучковый деревянный станок; в — станок с
неподвижными центрами; г — деревянный станок для обработки ступицы колеса; д — станок с маховым колесом

12.2. МЕТАЛЛООБРАБОТКА В СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
В IX в. из металла изготавливалось множество
изделий, в том числе оружие, лемехи для плугов, бороны,
заступы, элементы конской сбруи, подковы, гвозди,
расширился ассортимент посуды и ювелирных изделий. В то же
время началось изготовление прочного, работоспособного,
стабильного металлического инструмента для
металлообработки — молотов, наковален, пробойников, зубил,
клещей, ножниц. Все эти инструменты уже способен был
изготовить кузнец.
Важным достижением того века следует считать
изготовление первых трех- и четырехгранных стальных
напильников и начало обработки ими металлов. Тогда возникла
обработка металлов резанием. Появилось понятие
припуска под обработку и понятие шероховатости поверхности
обработки.
Технология изготовления напильников мало чем
отличалась от современной. Режущая часть напильника
получалась насечкой с использованием зубила и молотка.
Напильники производились как в Западной Европе, так и на Руси.
Резание и опиловка напильником существенно
расширили возможности металлообработки — повысилась
точность изготовления изделий. Стали изготавливать новые
изделия, которые невозможно было сделать только
ковкой, например дверные замки. С обработки деталей
напильником появился слесарный метод.
В IX-XI вв. в Европе, включая Россию, началось
изготовление и использование в работе сверл. Технология
изготовления сверл аналогична современной. Форму сверлу
придавали ковкой, затем сверло закаливали, а потом
затачивали.
Сверла изготавливали двух видов: спиральные (типа
бурав и свирель) и перовые. Это были праворежущие сверла
(вращение слева направо) диаметром от 6 до 21 мм и
длиной до 370 мм. В то же время уже были трехслойные
(композиционные) сверла.
Эти сверла обладали способностью самозаточки.
Сверло имело твердую сердцевину, сваренную с мягкими
стальными обкладками. В процессе работы мягкие обкладки
стирались (изнашивались) и постоянно оголяли слой твердой
стали, т. е. в процессе работы всегда сохранялся острый
режущий клин на лезвии сверла. Такие многослойные
сверла изготавливали кузнечной сваркой.
337

Напильники с перекрестной насечкой, обеспечивавшие
более качественную обработку, появились в XII в.
Русские и западноевропейские мастера достаточно
широко применяли тогда сверлильные и токарные устройства
с ручным и ножным приводами. Эти устройства
использовались для обработки дерева, кости, металла. Режущий
инструмент удерживался и перемещался руками. Уже в то
время существовали различные типы резцов, похожие на
современные проходные, отрезные и отчасти фасонные.
В тогдашних токарных устройствах вращение придавалось
заготовке, а в сверлильных устройствах — сверлу. Так в
большинстве случаев делается и в настоящее время.
Ускоренному развитию технологии обработки металлов
способствовали два важнейших изобретения человечества:
колесо и порох. Колесо не только стало важнейшим
элементом наземных транспортных средств, но и позволило
преобразовывать энергию движущейся воды в энергию
вращающегося водяного колеса. Изобретение водяного
колеса дало источник дешевой энергии, что существенно
облегчило различные виды механической обработки.
В XV в. токарные и сверлильные устройства стали
оснащать водяными приводами. С этого началось рождение
токарных и сверлильных станков — технологических машин.
Изобретение пороха привело к производству
огнестрельного оружия, в первую очередь пушек. Пушки
изготовляли из меди, бронзы, чугуна и стали. Вначале выполняли
отливку ствола пушки, как правило, в землю по
деревянной модели, а затем сверлили канал ствола и запальное
отверстие.
Однако водяное колесо могло работать только при
достаточном напоре воды, т. е. на реке требовался каскад
плотин для подъема уровня воды. Но техника того
времени позволяла построить плотину далеко не на каждой реке.
Поэтому наряду с водяным колесом появился конный
привод, в частности сверлильных станков. Сверло
зажималось воротом, а ворот вращали кони, ходившие по кругу,
что обеспечивало процесс сверления.
Такая же технология использовалась и при
изготовлении ручного стрелкового оружия — пищалей, мушкетов,
ружей. Канал ствола представляет собой весьма длинное
отверстие сравнительно малого диаметра. Поэтому были
созданы специальные сверла для глубокого сверления,
впоследствии получившие название пушечных и ружейных.
Конный привод применялся и при токарной обработке.
338

Важно, что в XV-XVI вв. началось изготовление трех- и
четырехгранных метчиков. Метчик — металлорежущий
инструмент для нарезания внутренней резьбы в
предварительно просверленных отверстиях. Идея винтовой нарезки на
сопрягаемых деталях для их соединения существовала раньше
XV в. (в V в). Нарезка наружной части резьбы
принципиальных затруднений не вызывала, а вот нарезка резьбы внутри
отверстия была связана с определенными трудностями.
В древности на Руси внутренние резьбы нарезали так.
Брали кожу, размеры которой с одной стороны равнялись
длине диаметра отверстия, а с другой были несколько
больше длины отверстия. В этом кожаном отрезке делали одну
или несколько прорезей. Потом эту кожу с параллельными
прорезями сворачивали в трубку, вставляли в отверстие и
закручивали. Так прямолинейные прорези становились
винтовыми. По этим винтовым прорезям, как по копиру,
вручную резцами нарезали (выскабливали) резьбу в отверстии.
В зависимости от количества прорезей резьба получалась
однозаходной, если была одна прорезь, или многозаходной.
Нарезание резьбы происходило по меткам в кожаной
вставке (в прототипе шаблона) — по прорезям. Отсюда произошел
термин «метчик». Известно, что такими метчиками
занимался еще Леонардо да Винчи. Этим великим мастером был
сконструирован и построен станок для нанесения насечки на
напильники. Он же впервые при создании техники
учитывал проблемы эргономики. Для его машин и механизмов
характерно соответствие формы и содержания, эстетического
и функционального, а красота формы его машин заложена
в самой их конструкции и в соразмерности их частей.
К концу XVI в. человечеством были освоены основные
методы выплавки металлов, литья, холодной и горячей
ковки, чеканки. Были заложены основы обработки
металлов резанием, в том числе гравировки по металлу,
опиловки напильниками, сверления, нарезания резьбы,
шлифования и токарной обработки. Тогда были созданы
работающие образцы механообрабатывающих станков и
необходимые инструменты — сверла, резцы, напильники,
метчики. В качестве абразивного инструмента применялись
природные обработанные камни, так как они обладают
свойствами шлифования.
Итак, к XVI в. сверлильные и токарные станки стали
универсальными механизмами, с помощью которых
производились различные изделия, в том числе стволы
огнестрельного оружия, цилиндры насосов и воздуходувок.
339

12.3. ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ
ПЕРИОДА СТАНОВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В Западной Европе и в России в XVII-XVIII вв.
развивалось промышленное производство, которое сразу
предъявило требования повышения качества и эффективности
обработки металлов.
В XVII в. практически одновременно в трех странах (во
Франций, Голландии и Германии) на токарных станках
появились особые приспособления — резцедержатели.
Резец во время обработки мастера перестали держать в
руках. Это намного облегчило труд, повысило точность
обработки и повысило ее производительность.
Металлообработка в то время в основном
производилась при изготовлении оружия, которое к XVIII столетию
представляло собой довольно сложный механизм,
состоящий из большого количества деталей. До этого времени
существовал только один метод сборки — индивидуальная
подгонка собираемых деталей, так как практически
каждое изделие делалось индивидуально. Такое производство
полностью исключало применение запасных частей.
Поломка любой из деталей механизма требовала
индивидуального изготовления такой же уникальной детали, что
было практически невозможно сделать.
В целдх устранения подобных трудностей возникло
производств^ запасных частей к различным механизмам, в
частности к оружию, которое наиболее часто выходило из
строя. Это повлекло за собой ужесточение требований к
качеству обработки деталей, а также необходимость
специализации цехов предприятия по видам выпускаемых
деталей и организационного отделения сборки изделий от
изготовления их деталей.
Поэтому в конце XVII — начале XVIII в. на Тульском
оружейном заводе было впервые организовано
производство унифицированных взаимозаменяемых деталей. В
Западной Европе унификация и взаимозаменяемость
деталей машин были внедрены только в 1835-1840 гг.
инженерами-изобретателями Э. Уитни и С. Нортом. Для
обеспечения взаимозаменяемости на Тульском оружейном
заводе в начале XVIII в. были впервые применены медные
калибры и лекала для обработки сопрягаемых деталей. Здесь
же впервые было введено искусственное старение для
повышения
ров.
340
размерной стабильности производимых калиб-

Реализация этих новшеств свидетельствует о
достаточно высокой культуре производства и о соответствующем
уровне технологии. Калибр — это высокоточный
инструмент для определения годности детали, применение
которого необходимо в крупносерийном производстве.
Использование калибров и лекал предполагает унификацию и
стандартизацию изделий, что неизбежно ведет к унификации
средств технологического оснащения. Отметим здесь, что
способность предприятия освоить изготовление калибров
говорит о наличии высокоточного оборудования и
инструмента, а также квалифицированных исполнителей.
В 1713 г. в Швейцарии механик Жан Марин-старший
сконструировал и построил вертикально-сверлильный станок.
В 1714 г. механик М. В. Сидоров соорудил на Тульском
оружейном заводе «вододействующие» машины для
сверления оружейных стволов. Там же солдат В. Батищев
разработал и изготовил станок для одновременного
сверления 24 ружейных стволов и станок для зачистки
напильниками наружных и внутренних поверхностей орудийных
стволов с приводом от водяных колес.
В1817г. А. К. Нартов создал для токарного станка
механический суппорт, который мог перемещаться вдоль оси
вращающейся детали с помощью зубчатого колеса и
зубчатой рейки. Так токарный станок получил практически
современный вид. Значительно повысились точность и
производительность обработки. Появилась возможность
создания токарно-винторезного станка, способного нарезать
различные резьбы при механическом перемещении резца, что
и осуществил в 1725 г. А. К. Нартов. В период 1720-1725 гг.
А. К. Нартовым были построены большой токарно-копи-
ровальный станок, объемно-копировальный токарный
станок, зубонарезной и пилонасекальный станки.
Объемно-копировальный токарный станок А. К. Нарто-
ва (см. рис. 12.3, д) сейчас находится в Эрмитаже в Санкт-
Петербурге. Станок имеет оригинальную кинематику,
которая позволяла ему делать объемные копии с рельефных
оригиналов, например с какой-либо вазы.
Итак, в первой половине XVIII столетия в России были
освоены следующие технологические методы: токарно-ко-
пировальное точение, глубокое сверление, машинное и
ручное нарезание резьб, зубообработка, шлифование.
В Западной Европе в 1742 г. французский механик
Мартин-младший усовершенствовал
горизонтально-сверлильный станок.
341

В 1763 г., на 20 лет раньше Дж. Уатта, рабочий
уральского завода Иван Ползунов построил паровую машину.
Одной из наиболее ответственных деталей этой машины был
цилиндр. В целях изготовления цилиндра для своего
парового двигателя И. Ползунов создал один из первых цилинд-
рорасточных станков. Изобретатель и механик-самоучка
Иван Кулибин, работавший в мастерской при Российской
Академии наук, создал много механизмов: часы с музыкой,
целый ряд приборов-телескопов, барометров; построил
модель одноарочного моста; сконструировал «водоход»,
который мог двигаться против течения. В этих устройствах
широко применялись различные зубчатые передачи. Для
изготовления высокоточных и разнообразных зубчатых
колес, используемых в часовых механизмах, Кулибин создал
специальные зубообрабатывающие станки.
Следует отметить, что во второй половине XVIII в.
М. В. Ломоносовым были созданы лоботокарный, сферото-
карный и шлифовальный станки. Тогда же над созданием
парового двигателя работали английский механик Томас Се-
вери и французский изобретатель Дени Папен. В связи с этим
перед западноевропейскими механиками встала аналогичная
проблема точной обработки цилиндров. В 1769-1775 гг.
механики М. Смитон и Дж. Уилкинсон разработали
горизонтальный стан для расточки цилиндров. В этих станках
впервые была применена борштанга с резьбовой головкой. Эта
борштанга приводилась в движение водяными колесами и
вращалась внутри цилиндров, растачивая их. С этого
времени стали развиваться новый технологический метод
растачивания и технологическая оснастка для его реализации —
расточные станки, резцовые головки, борштанги.
Паровые двигатели, создателями которых являются
Томас Севери, Дени Папен и И. И. Ползунов, ускорили
развитие металлообработки, так как они стали применяться
в качестве привода металлорежущих станков. Исчезла
зависимость металлообработки от гидросооружений.
Паровой двигатель мог обеспечить практически любую
мощность металлообрабатывающему оборудованию. Появилась
возможность проектировать и изготавливать крупные
станки для обработки тяжелых и крупногабаритных
заготовок. Обычно одна мощная паровая машина-двигатель
приводила в движение несколько металлообрабатывающих
станков участка или цеха. При этом даровая машина
вращала через ременную передачу общий вал трансмиссии.
Каждый станок был связан ременной передачей с этим ва-
342

лом. Каждый станок мог быть отдельно подключен к
трансмиссии или отключен от нее. Но все станки останавливались
в случае поломки или остановки самой паровой машины.
Интересно, что еще в 1979 г. в механической
мастерской одного из колхозов Воронежской области работал
токарный станок, движимый паровой машиной.
В 90-е гг. XVIII в. изобретатель Генри Модели создал то-
карно-винторезный станок с самоходным суппортом —
появилась автоматическая, равномерно работающая подача.
Это усовершенствование суппорта вскоре привело к
появлению новых типов токарных, строгальных, сверлильных и
шлифовальных станков с механической подачей, что
подготовило условия для изобретения фрезерного станка.
Эскиз фрезы — инструмента для обработки плоских
поверхностей — был выполнен еще Леонардо да Винчи.
Фреза представляет собой несколько резцов,
расположенных по окружности стержня. Вращение фрезы и
перемещение ее или заготовки по горизонтали позволяет
обрабатывать резанием плоские поверхности. Такая
механическая обработка резанием называется фрезерованием.
Считается, что фрезу впервые изготовили и применили
во Франции, назвав ее почему-то «клубникой» —
по-французски «фрейз», а по-русски — «фреза».
12.4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТАНКОВ
РУССКИМИ ИЗОБРЕТАТЕЛЯМИ
Еще в период мануфактурного производства Ж. Бессон
изобрел токарный станок с простым суппортом, а в
России на Тульском оружейном заводе были изобретены
станки для рассверливания стволов пушек. Позднее создаются
«часовые» станки, позволяющие производить
фрезерование, гравирование, изготавливать зубчатые колеса,
барельефы, детали мебели и т. д.
Первый в мире токарно-винторезный станок с
механическим суппортом и сменными шестернями был создан
русским изобретателем А. К. Нартовым в 1734 г.
В 1738 г. А. К. Нартов усовершенствовал токарный
станок с механическим суппортом (рис. 12.3, а). Им были
изобретены токарно-копировальный станок (рис. 12.3, б),
на котором вытачивались сложные рисунки (рис. 12.3, в),
строгал ьно-копировальные станки, зубофрезерныи станок
и др.
343

СО
Рис. 12.3. Станки периода мануфактурного производства: а — суппорт (резцедержатель
Нартова); б — токарно-копировальный станок Нартова; в — образец рисунка, полученного
на станке Нартова; г — токарный станок с маховиком; д — объемно-копировальный токарный
станок Нартова

Я. Т. Батищев в 1735 г. создал в Туле специальные
станки для обработки поверхностей мушкетных стволов. Им
же совершенствуется конструкция токарного станка —
маховое колесо помещается под станок и приводится во
вращение от педали (рис. 12.3, г) через шатун и одноколенча-
тый вал. Было изготовлено подобие шпинделя в
оловянных подшипниках. Эскизы различных токарных станков
создает М. В. Ломоносов.
В эпоху парового двигателя (конец XVIII в. — 70-е гг.
XIX в.) И. И. Ползунов разрабатывает специальные
станки для обработки некоторых частей своей паровой
машины. Все детали машины Ползунова были выполнены им
на токарных станках собственного изготовления в течение
13 месяцев. Некоторые детали весили до 170 пудов (2720 кг).
Следовательно, станки эти были уникальными, как и
обрабатываемые на них детали. И. П. Кулибин создал ряд
специальных станков для изготовления зубчатых деталей
часовых механизмов.
Вклад отечественных изобретателей в создание
металлообрабатывающих станков общепризнан.
12.5. ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ
В XIX — НАЧАЛЕ XX в.
В начале XIX в. русский инженер Б. С. Якоби построил
первый электродвигатель. Впоследствии электродвигатель
станет основным элементом привода всех
металлорежущих станков.
В 1817 г. англичанин Р. Роберте создает строгальный
станок для обработки деталей с плоскими поверхностями.
В 1818 г. механики Джеймс Несмит и Эли Уитни
построили фрезерный станок с многорезцовым режущим
инструментом — фрезой со вставными ножами.
В 1822 г. появилось цельное стальное сверло с
винтовыми канавками. Это было хорошо известное нам
спиральное сверло, сохранившее свой внешний вид и поныне.
Позднее время появления такого сверла не случайно. Чтобы
изготовить сверло со спиральными канавками,
необходимо владеть токарной обработкой, фрезерной обработкой,
шлифовкой и заточкой. При этом для нарезания
спиральных канавок требуется станок, кинематика которого
могла согласовывать продольное перемещение заготовки с ее
вращением, а также режущий инструмент — дисковая
345

фреза. В комплексе такие средства технологического
оснащения были получены только к концу XVIII столетия.
С самого начала XIX в. развитие технологии обработки
металлов заметно ускорилось. Вот некоторые
свидетельства этому:
1835 г. — инженер Джозеф Уинтворт патентует
автоматический токарно-винторезный станок;
1836 г. — Джеймс Несмит изобретает
поперечно-строгальный станок;
1839 г. — швейцарец И. Г. Бодмер патентует
карусельный станок;
1835-1840 гг. — совершенствуются долбежные,
клепальные и другие станки.
Механообрабатывающие предприятия того времени были
уже вполне индустриальными.
В этот же период инженерами Э. Уитни и С. Нортом
на заводах Англии внедряются стандартизация и
взаимозаменяемость деталей машин. Так же как и в России, этот
процесс первоначально происходил на оружейных
заводах.
В конце XIX столетия в России на рабочих чертежах
деталей впервые появились допуски на размеры. Качество
детали получило количественную оценку. Стал возможен
расчет посадок и зазоров сопрягаемых в изделии деталей
и их раздельное изготовление. Упростился и ускорился
процесс сборки машин, так как отпала необходимость во
взаимной подгонке деталей при сборке изделия. Появилась
реальная основа для взаимозаменяемости деталей машин
без какой-либо доработки по месту.
Принцип взаимозаменяемости деталей машин позволил
Генри Форду в начале XX в. на своих заводах в США
внедрить конвейерную сборку автомобилей и их двигателей
(рис. 12.4). Это мероприятие позволило децентрализовать
технологический процесс сборки на множество мелких
операций и связать потоком изделий разные рабочие места.
Такой подход дал следующие результаты:
• максимально снизились трудоемкость каждой
отдельной технологической операции и требования к
квалификации ее исполнителей;
• практически до нуля сократилось время пролежива-
ния деталей в местах промежуточного складирования,
поскольку они сразу использовались в изделии;
• высокая скорость движения конвейера задавала темп
не только сборки изделий, но и изготовления деталей; по-
346

а)
б)
Рис. 12.4. Конвейерная сборка (а) двигателей (б) на заводе
«Ford»
явилась возможность суточного планирования программ
выпуска различных деталей, производство стало более
ритмичным и организованным.
Таким образом, внедрение взаимозаменяемости деталей
и конвейерной сборки привело к новой организации труда,
снизило себестоимость изделий при увеличении объемов
их производства.
347

Уже к середине XIX в. многим исследователям
становится понятно, что процесс резания металлов
представляет собой совокупность сложных физических явлений.
К ним, прежде всего, относят пластическую деформацию
материала заготовки с его последующим разрушением и
тепловые явления резания. Было замечено, что качество
обработанных поверхностей детали зависит от многих,
часто противоречивых факторов, в частности от числа
оборотов, от крепления заготовки на станке, от качества
заточки режущего инструмента.
Впервые результаты исследования процессов резания
были опубликованы в 1848-1864 гг. иностранными
инженерами Кокилье, Кларинвалем и Жосселем. Однако первые
наиболее полные и обширные труды по теории резания
опубликовал в 1870 г. русский профессор И. А. Тиме.
На примере строгания различных материалов И. А. Тиме
дал теоретическое обоснование процесса стружкообразо-
вания, классифицировал типы стружек на элементную,
суставчатую, сливную и с надломами. Он же дал описание
явления усадки стружки, вывел формулу силы резания,
объяснил причины вибраций, ввел понятие угла
скалывания стружки и определил его зависимость от переднего
угла режущей части инструмента.
Дальнейшее развитие теория резания получила в
трудах русского ученого К. А. Зворыкина. На примере
процесса строгания он обосновал схему сил, действующих на
резец, установил аналитическое выражение удельной силы
резания и угла сдвига стружки в зависимости от факторов
стружкообразования. Это позволило в дальнейшем создать
методику прочностных расчетов режущего инструмента и
разработать учение о конструировании исполнительных
механизмов металлорежущих станков.
В 1885 г. профессор И. А. Тиме издает первый в России
и за рубежом капитальный труд по технологическим
основам металлообработки. Этот труд в трех томах вышел под
названием «Основы машиностроения. Организация
машиностроительных фабрик в техническом и экономическом
отношении и производство в них работ».
В конце XIX в. русский профессор Я. Л. Гавриленко
исследовал и изложил теоретические основы технологии и
металлообработки в курсе «Технология металлов».
В 1912-1915 гг. отечественный ученый Я. Г. Усачев
(1873-1941) исследовал физические процессы,
происходящие при стружкообразовании. Изучая тепловые явления
348

процесса резания металлов, он измерил температуру на
лезвии режущего инструмента, на основании
металлографического анализа процесса стружкообразования
разработал теорию наростообразования, обнаружил и описал
явление наклепа обработанной поверхности детали.
Рост требований к прочности, износостойкости,
жаропрочности и к другим эксплуатационным
характеристикам изделий машиностроения привел к появлению
высокопрочных материалов, в том числе легированных
сталей, жаропрочных сплавов, а также к применению
нетрадиционных материалов, например таких, как титан и
другие. В связи с этим появилась необходимость в новых
инструментальных материалах, способных обработать
прочные и особо прочные конструкционные материалы.
Внимание исследователей в начале 20-х гг. прошлого
столетия привлекли методы резания металлов
твердосплавным инструментом. Так, в 1926 г. впервые были
изготовлены металлокерамические карбидовольфрамовые твердые
сплавы. Основу таких материалов составляют кристаллы
карбида вольфрама и связующее вещество — кобальт.
Режущий инструмент стал оснащаться пластинами из
такого твердого сплава, который получают методом
порошковой металлургии.
В 1931 г. были созданы двухкарбидные вольфрамо-тита-
новые и трехкарбидные вольфрамо-титано-танталовые
твердые сплавы на кобальтовой связке. К вольфрамо-кобаль-
товым твердым сплавам относятся сплавы типа ВК6, ВК8,
ВК10 и др. К трехкарбидным — твердые сплавы типа
ТТ7К12, Т10К8А и др.
В 1930-1932 гг. советский ученый А. П. Соколовский
опубликовал первые в Советском Союзе труды по
технологии машиностроения. В 1933 г. профессором Б. С. Балак-
шиным была создана теория размерных цепей.
В конце 30-х гг. прошлого века профессор А. П.
Соколовский впервые сформулировал принципы типизации
технологических процессов: «Типизацией технологических
процессов называется такая технология, которая
заключается в классификации технологических процессов
деталей машин и их элементов и затем в комплексном
решении всех задач, возникающих при осуществлении
процессов каждой классификационной группы».
Идея типизации нашла широкое применение в
построении технологических процессов на предприятиях
машиностроения. Типизация коснулась технологических процес-
349

сов, технологических операций, приспособлений, наладок
приспособлений, режущего инструмента и других средств
технологического оснащения. Были разработаны
различные системы классификации деталей и оснастки,
различные поисковые системы и т. п.
Типизация технологических процессов сыграла
положительную роль на предприятиях автотракторной и
станкостроительной промышленности, где высок уровень груп-
пируемс-сти обрабатываемых деталей. На предприятиях с
высоко-, часто меняющейся номенклатурой деталей
типизация^ технологических процессов, к сожалению,
эффекта не дала. Однако идея типизации процессов развилась в
идею групповой технологии, которая лежит в основе так
называемой гибкоструктурной технологии.
12.6. ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫЕ СТАНКИ
В начале XIX в. в Петербурге началось серийное
производство токарных станков. На Урале Ефим Алексеевич (отец)
и Миров Ефимович (сын) Черепановы создали ряд
уникальных станков — токарных, винторезных, строгальных,
сверлильные, гвоздильных и др. Станки эти были необходимы
им для изготовления более 20 оригинальных паровых
машин различной мощности, а также для строительства
первой отечественной железной дороги и самых первых в
России паровозов. В 1835 г. был построен специальный завод
по производству металлообрабатывающих станков.
В 1829 г. механик Тульского завода Т. Захава изобрел
ряд специализированных станков для обработки ружейных
стволов (токарные, сверлильные, фрезерные, протяжные).
Он перв|ый установил специальное устройство для
автоматической остановки суппорта.
В 1829 г. на Луганском заводе механик Л. И. Изгоров
построил специальный станок для нарезания наружной и
внутренней резьбы на крупногабаритных изделиях.
Металлорежущие станки изготавливаются Колпинским
заводом, мастерскими Петербургского технологического
института.
Станочный парк на отечественных заводах постепенно
растет. Например, на механическом заводе в Костроме,
изготавливавшем паровые машины для речных пароходов,
было 34 токарных, 11 сверлильных, шесть строгальных и
пять болторезных и зуборезных станков.
350

Для привода металлорежущих станков осуществляется
переход от центрального парового двигателя к
электрическому сначала групповому, а затем индивидуальному.
Во 2-й половине XIX в. были разработаны основные типы
станков, в том числе специального назначения (например,
зубообрабатывающие). Были созданы станки-автоматы:
токарные, для нарезания резьбы, сверления отверстий и
фрезерования. Возникли станкостроительные фирмы в
Германии, Франции, США.
В 1873 г. в США был создан X. Спенсером первый
токарный автомат. Затем появились автоматы для
нарезания резьбы, сверления отверстий и фрезерования.
В конце XIX в. А. В. Гадолин изучал различные методы
обработки металлов резанием и разработал теорию
конструирования коробки скоростей станка. К. А. Зворыкин
вывел схему сил, действующих на резец, предложил
формулу для подсчета сил резания с учетом трения,
сконструировал самопишущий гидравлический динамометр для
определения сил резания. А. А. Брике углубил и
систематизировал теоретические вопросы процесса резания. Я. Г.
Усачев разработал новое направление — изучение физики
резания металлов.
К началу XX в. наука о резании металлов указала путь
рациональной работы металлорежущего станка и
инструмента, а также повышения производительности процесса
резания.
В дореволюционной России станки выпускали заводы
братьев Бромлей, основанные в 1857 г. в Москве, заводы
Берда (1790 г.) и «Феникс» (1897 г.) в Петербурге. В 1913 г.
было выпущено 113 тысяч металлорежущих станков. Но
все же в основном станки поступали из-за границы.
12.7. СОЗДАНИЕ СТАНКОСТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ
Станкостроение как централизованная отрасль
производства было создано в СССР в 1920 г. в виде организации «Стан-
котрест». В 1930 г. были образованы объединение «Станко-
инструмент», НИИ станков и инструментов, Московский
станкостроительный институт и соответствующие факультеты в
Московском высшем техническом училище, в
Ленинградском политехническом институте и других вузах.
Минский завод «Коммунар» одним из первых стал
выпускать сверлильные станки. В 1930 г. был изготовлен то-
351

карный станок ТН-20 (рис. 12.5, а), имеющий
ступенчатую ременную передачу с максимальной частотой
вращения 300 об/мин.
Московский завод «Красный пролетарий» начал
выпускать один из основных станков 30-х гг. ДИП
(аббревиатура из слов «догнать и перегнать»), который имел
зубчатую коробку скоростей с максимальной частотой
вращения 600 об/мин (рис. 12.5, б). В 1950 г. ДИП был
модернизирован и сконструирован более современный станок
1К62 (рис. 12.5, в), позволяющий изменять частоту
вращения шпинделя от 630 до 2000 об/мин; управление
кареткой и суппортом осуществлялось автоматически. В 1960 г.
этот станок был модернизирован и стали выпускать
станок 16Б20П. В 1971 г. был выпущен универсальный
токарный станок 16К20, затем токарный станок с ЧПУ
16К20ФЗ и др.
В годы I и II пятилеток производились
экспериментальные исследования почти всех видов резания различными
инструментами. Установлены технико-экономические
показатели различных видов обработки. Созданы
нормативные материалы по режимам резания.
В 1931 г. создана Государственная комиссия по
резанию металлов, осуществлявшая планирование и
координацию всех работ по резанию металлов.
Были выпущены отдельные станки-автоматы и
автоматические линии, представляющие собой совокупность
станков и другого оборудования, расположенных по ходу
технологического процесса изготовления изделий. Первые
автоматизированные линии появилсиь в 1939 г. на
Волгоградском тракторном заводе, а также на Первом
государственном подшипниковом заводе в Москве по токарной
обработке и шлифованию деталей подшипника.
В годы Великой Отечественной войны в
промышленности действовали ранее разработанные нормативы по
режимам резания.
После войны, в 1945-1949 гг., стали создавать
автоматические линии станков. В 1945-1946 гг. на заводе «Стан-
коконструкция» были разработаны три автоматические
линии для обработки головок тракторных моторов,
различных блоков для автомобилей. В 1945-1950 гг. впервые в
мировой практике было налажено
комплексно-автоматизированное производство алюминиевых поршней для
транспортных двигателей с автоматизацией всех процессов,
включая загрузку сырья, плавление металла, дозирование
352

а)
в)
-а»-
со
СП
СО
Рис. 12.5. Советские токарные станки: а — ТН-20;
б — ДИП; в — 1К62

расплавленного металла, отливку заготовок, термическую,
механическую, антикоррозионную обработку, контроль
качества и упаковку готовой продукции.
В 1949 г. в г. Ульяновске был организован завод по
производству поршней, который обслуживало всего девять
человек. За сутки изготавливалось 3500 поршней, а
значит, производительность труда возросла в четыре раза.
Это было первое в мире комплексное автоматизированное
производство.
Позднее проводились исследования по широкому
внедрению твердосплавного инструмента во всех видах
обработки металлов резанием. Развивались теоретические
методы расчета процесса резания. Повышалась точность
обработки, и улучшалось качество поверхности. Создавались
станки с ЧПУ и гибкие автоматизированные производства.
12.8. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ САПР И ГАП. РОБОТИЗАЦИЯ
В конце 50-х — начале 60-х гг. прошлого столетия в
технологии машиностроения появилось понятие автоматизации
технологического проектирования на базе средств
вычислительной техники, которое впоследствии оформилось в
понятие САПР ТПП (система автоматизированного
проектирования технологической подготовки производства). В истории
развития САПР ТПП выделяют несколько этапов.
Первый этап — это 1955-1960 гг., когда получила
развитие вычислительная техника, позволившая выполнить
ряд экспериментальных работ по применению
вычислительной техники в решении задач технологической
подготовки производства.
Вторым этапом принято считать 1960-1965 гг., когда
было создано большое количество локальных САПР ТПП,
в частности предназначенных для проектирования
процессов токарной, фрезерной и сверлильной обработок. На этом
же этапе появились теоретические работы по САПР,
посвященные различным языкам кодирования деталей и
попытке формализации самого процесса проектирования
технологий.
Третий пятилетний этап длился с 1965 по 1970 г. В этот
период произошла смена поколений вычислительной
техники. ЭВМ второго поколения, т. е. ЭВМ типа «Минск»,
стали заменять на более производительные и обладающие
большей памятью ЭВМ серии ЕС. Это сразу вызвало ожив-
354

ление в сфере разработки САПР ТПП. Тогда была
проведена большая работа по формализации описания деталей,
формализации отдельных этапов проектирования
технологических процессов, стандартных процедур и программ
обработки технологической информации; появились
первые методики принятия технологических решений.
Однако работы в области САПР ТПП продолжали носить в
основном экспериментальный характер и широкого
промышленного применения не имели.
Со второй половины 70-х гг. и особенно с начала 80-х гг.
XX в. активно разрабатываются и внедряются в
производство различные САПР ТПП. В этот период отчетливо
выделялись три направления в развитии САПР ТПП: метод
унифицированного технологического процесса (отражен в трудах
Г. К. Горанского, Н. М. Капустина, С. П. Митрофанова),
метод синтеза технологического процесса (продолжен и
обоснован В. Д. Цветковым) и метод сочетания
индивидуальных технологических решений с типовыми решениями
(впервые теоретически обоснован Б. Е. Челигуевым).
Из зарубежных ученых, работавших в области создания
САПР ТПП (CAD/CAM-систем), наиболее известны в нашей
стране Г. Шпур и Ф. Л. Краузе (ФРГ), М. Грувер и Э. Зим-
мерс (США), а также У. Д. Энегельке и Б. Хокс (США).
Появление многочисленных публикаций в области
САПР ТПП способствовало развитию технологии
машиностроения, так как впервые к решению задач
проектирования технологических процессов были применены
математические методы и получены строгие правила принятия
технологических решений по ряду технологических задач.
Так технология машиностроения из описательной
дисциплины стала превращаться в точную науку.
В 70-х и до конца 90-х гг. прошлого века на
отечественных предприятиях были внедрены сотни различных
систем автоматизации технологического проектирования
процессов: обработки резанием, горячей штамповки и ковки,
холодной штамповки, сборки, термообработки,
изготовления жгутов и кабелей и многих других изделий.
Внедрению подобных САПР способствовало оснащение
предприятий быстродействующей компьютерной техникой и
появление персональных компьютеров.
В станкостроении развитие шло в основном по пути
повышения точности, надежности и функциональных
возможностей металлорежущих станков. Разрабатывались
различные приспособления с пневмо- и гидроприводами.
355

Была разработана унифицированная переналаживаемая
технологическая оснастка (УПТО). Созданы
специализированные станки для производства изделий космической
техники и других уникальных изделий. Академик Л.Н. Кошкин
в 60-70-х гг. создал и внедрил в производство большое
количество своих автоматических поточных линий
роторного типа, отличающихся существенно большей
производительностью. Тогда же было разработано множество
резцов с механическим креплением неперетачиваемых
твердосплавных режущих пластин.
Важнейшим достижением в технологии
машиностроения во второй половине XX в. является создание станков
с числовым программным управлением (ЧПУ). Сохраняя
функциональные возможности автоматических станков,
станки с ЧПУ весьма быстро могут переходить от
обработки одной номенклатуры деталей к совершенно другой. Для
этого достаточно сменить управляющую программу,
комплект режущего инструмента и выполнить настройку
станка, на что обычно уходит от одного до четырех часов.
Первыми станками с ЧПУ промышленного применения
были токарно-винторезный станок 1К62ПУ и токарно-кару-
сельный 1541П. Эти станки одним инструментом могли
обрабатывать детали достаточно сложного профиля. Станки
работали совместно с управляющими системами типа ПРС-ЗК и
другими. Впоследствии парк оборудования с ЧПУ
пополнили вертикально-фрезерные станки марки 6Н13 с
управляющей системой «контур-ЗП».
С середины 70-х гг. в промышленности стали
применять многоинструментальные станки с ЧПУ. К их числу
относятся станки марок РТ-725 с системой «контур-2ПТ»,
16К20 с системой ЭМ-907 и 1М63 с системой
французского производства «Alcatel». Станок РТ-725 — это токарно-
лобовой станок с пятипозиционной вертикальной
револьверной головкой. К станку прилагалось приспособление для
настройки режущего инструмента вне станка. Токарный
станок 16К20 оснащен шестипозиционной горизонтальной
револьверной головкой. Это был один из первых станков
с ЧПУ, который мог делать различные виды резьб.
Токарный станок 1М63 являлся также токарным станком, но
оснащался четырехпозиционной вертикальной
револьверной головкой. Системы управления ЭМ-907 и «Alcatel»
были первыми из примененных на отечественных
предприятиях, удовлетворяющих требованиям
международного стандарта ISO-7bit.
356

Многоинструментальные станки с ЧПУ позволили
проектировать технологические процессы обработки деталей
с укрупненными, насыщенными переходами операциями.
В конце 70-х гг. появились достаточно надежные системы
ЧПУ отечественного производства типов Н-22 и Н-33,
соответственно для токарного и фрезерного оборудования.
Среди сверлильных станков станок 2Р135 отличался пя-
типозиционной инструментальной головкой с позицией для
метчика.
В те же годы на отечественных предприятиях
появились токарные и фрезерные многоцелевые,
многофункциональные станки типа обрабатывающий центр. Первыми
многоцелевыми были станки типа MDV-220 «Max Miller»
с системой ЧПУ Sinumerik и станки СТП-220 с системой
ЧПУ Н-22. Эти станки имели элеваторные
инструментальные магазины для размещения в них до 14 инструментов,
в том числе различных резцов, сверл и зенкеров, что
позволяло выполнять весьма сложные и насыщенные
операции, в том числе и над корпусными деталями.
Первую группу фрезерных обрабатывающих центров
составляли станки ИР-500 и ИР-300 Ивановского
станкостроительного завода. Эти станки вначале оснащались
системами управления типа Н-33, а затем системами ЧПУ
типа «Bosch». Данные станки предназначались для
обработки сложных корпусных деталей с применением
различных видов фрезерования, сверления, зенкерования,
развертывания, нарезания внутренних резьб, точения и
растачивания.
Многофункциональные токарные фрезерные станки
послужили в середине 80-х гг. основой для создания гибких
автоматизированных производств (ГАП). ГАПы
способствовали развитию и распространению различных систем
автоматизированного проектирования и управления, в том
числе САПР ТПП, автоматизированной системы
управления (АСУ) и автоматизированной системы управления
производством (АСУП), средств вычислительной техники и
промышленных роботов. Промышленные роботы
появились в 60-70-х гг. прошлого столетия и предназначались
вначале для автоматизации погрузочно-разгрузочных и
транспортных операций, связанных с обслуживанием
металлорежущего оборудования. Эти роботы оснащались
различными захватами, которые позволяли им брать и
удерживать при транспортировке различные детали,
заготовки и инструменты. Роботы могли иметь целый набор таких
357

захватов, соответствующих конфигурации
транспортируемых предметов. Смена захвата в руке робота могла
выполняться автоматически. Функцией промышленного робота
является не только транспортировка различных предметов,
но и их пространственная ориентация. Управление
промышленным роботом осуществлялось с помощью системы ЧПУ.
Научная теория ГАП была технически воплощена в конце
80-х гг. Тогда ГАП представляло собой совокупность
многоцелевых станков с ЧПУ, оснащенных промышленными
роботами, связанных с транспортно-складскои системой и
другими вспомогательными системами, которые
работали под управлением единого управляющего
вычислительного комплекса. ГАП позволяло сравнительно быстро
переходить к обработке любых по конфигурации деталей из
заранее определенного перечня, без перепланировки
производственных площадей и какой-либо серьезной
переналадки оборудования.
Надежность технических и программных средств ГАП,
правильно подобранная номенклатура обрабатываемых
деталей, организация автоматического контроля
параметров качества детали и износа режущего инструмента,
автоматическая поднастройка оборудования для
недопущения возможных отказов элементов ГАП и автоматическое
устранение неполадок привели к «безлюдной», а затем к
«безбумажной» технологии. При этом под безлюдной
технологией принято понимать такую организацию работы ГАП,
которая происходит в автоматическом режиме без
участия человека в течение заданного времени. Такая
организация работы ГАП реализована на многих передовых
предприятиях. Под безбумажной технологией принято
понимать такую организацию проектирования и выполнения
технологических процессов, когда все процессы обработки
содержатся в памяти ЭВМ в виде управляющих программ
для станков с ЧПУ.
Для предприятий средне- и мелкосерийного
производства роботы как средства гибкой автоматизации обладают
следующими достоинствами:
1) роботы представляют собой готовые к применению
средства автоматизации; использование роботов
позволяет в значительно более короткие сроки вводить в
производство новые технологические линии;
2) снижается объем требуемых наладочных операций;
3) роботы можно использовать и после того, как
завершится выполнение задачи, на которую они были первона-
358

чально рассчитаны; так как роботы обычно
программируются для решения различных задач, то их можно снять с
данной производственной линии и поставить на другую,
тогда как при использовании средств жесткой
автоматизации подобное исключено, ибо они способны выполнять
операции только одного типа.
12.9. НЕТРАДИЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ XX в.
Опыт машиностроения второй половины XX в.
показал, что при обработке деталей из высокопрочных,
жаропрочных, магнитных, коррозионно-стойких, антикавита-
ционных сталей и сплавов, феррита, полупроводниковых
материалов, керамики и твердых кристаллов применение
традиционных методов их обработки резанием
существенно затруднено, а часто экономически нецелесообразно. Это
объясняется высокой твердостью, вязкостью и
хрупкостью новых материалов, т. е. свойствами, которые во
многих случаях исключают применение технологических
методов, основанных на пластической деформации
материала заготовки. Однако необходимость формообразующей
обработки таких материалов определила появление и
развитие совершенно новых электрофизико-химических
методов обработки, к которым относятся:
электрохимические, электроэрозионные, плазменные, светолучевые,
электронно-лучевые, ультразвуковые, электрогидравлические
и магнитно-импульсные методы обработки.
Первые исследования и разработка технологий
электрохимических обработок были выполнены в СССР
учеными Ф. В. Седыниным, Ю. Н. Петровым, В. Н. Кабановым,
И. И. Морозовым в конце 50-х — начале 60-х гг.
прошлого столетия. Научные основы электроэрозионной
обработки одними из первых предложили Б. Р. Лазаренко, Н. И. Ла-
заренко и Б. Н. Золотых.
В 1967 г. А. Б. Аренков опубликовал труд под
названием «Основы электрофизических методов обработки
материалов», где были подробно освещены основные
характеристики этих нетрадиционных технологических методов.
Тогда же внедрение в производство электрохимических
технологий осуществлял Л. Я. Попилов.
В 1973 г. профессор В. Н. Подураев опубликовал
монографию «Физико-химические методы обработки». В 1975 г.
Н. Н. Рыкалин, И. В. Зуев и А. А. Углов опубликовали ра-
359

боту «Основы электронно-лучевой обработки материалов»,
где была рассмотрена физика процесса формирования
отверстий и разрезов при электронно-лучевом воздействии
на материал заготовки. В 1978 г. вышла в свет книга
профессора В. П. Смоленцева «Технология
электрохимической обработки внутренних поверхностей», где были
предложены технологические методы обработки открытых и
глухих каналов сложных изделий, а также даны
рекомендации и расчетные формулы по определению режимов
обработки и конструкции рабочего инструмента. В 1989 г.
А. Г. Григорьянц опубликовал результаты своих
исследований в области лазерной обработки материалов. Им
разработаны принцип действия и конструктивные решения
промышленных лазеров; исследованы физические явления
при лазерном воздействии на материал заготовки;
определены основные характеристики лазерной сварки, резки
металлов и неметаллов, термического упрочнения
поверхностного слоя детали и нанесения покрытий при воздействии
лазерным излучением.
Практика показала, что электрофизико-химические и
другие методы воздействия имеют множество достоинств,
но главным положительным свойством этих методов
является их способность быть основой для создания
комбинированных технологий обработки материалов. Под
комбинированными методами обработки принято понимать
технологические методы размерного формообразования,
совмещающие в едином процессе различные виды
сложного физико-химического и механического воздействия.
Комбинированные методы способны сочетать и взаимно
усиливать положительные эффекты нескольких методов
обработки. Появились следующие комбинированные методы:
• магнитно-абразивная обработка;
• электроалмазное шлифование и хонингование;
• ультразвуковое и электрохимическое анодное
растворение;
• термическая и химико-термическая обработка с
ультразвуковым воздействием;
• механическое разрезание, абразивное шлифование,
суперфиниширование, нарезание резьбы с наложением
ультразвуковых колебаний;
• термоэлектрохимическая обработка;
• электроэрозионно-химическая обработка, алмазо-элек-
троэрозионное шлифование и электроконтактное
абразивное резание и др.
360

Первая монография в области комбинированных
методов обработки материалов опубликована в 1977 г. под
названием «Автоматически регулируемые и
комбинированные процессы резания». В данной работе ее автор,
профессор В. Н. Подураев, рассмотрел резание материалов с
наложением вибрации, с опережающим пластическим
деформированием, с нагревом срезаемого слоя, с
низкотемпературным охлаждением заготовки или инструмента,
резание в специальных газовых средах и резание в среде
металлических расплавов.
Комбинированные методы обработки являются
сочетанием различных технологических приемов, в каждом из
которых реализуются и усиливаются положительные
признаки, необходимые для технологического процесса
изготовления детали. Классификация комбинированных
методов приведена на рис. 12.6. При различном сочетании
магнитного, химического, механического (постоянного или
импульсного) и теплового воздействий созданы десятки
комбинированных методов обработки, тогда как существует
реальная возможность разработки примерно 800 таких
методов.
Новым методом формообразования является нанотех-
нология, которая как научное направление оформилась в
80-х гг. прошлого столетия. Нанотехнология,
используемая в производстве изделий, состоит в воздействии на
материал заготовки для целенаправленного перемещения
микрочастиц материала, происходящего на атомном или
молекулярном (наноструктурном) уровне.
Другим перспективным направлением следует считать
появление и развитие гибкоструктурных технологий,
сочетающих традиционные технологии формообразования с
нетрадиционными, а также типовые или групповые с
единичными (особенными).
Для оптимального использования большого количества
разнообразных технологий обработки материалов
потребовалось провести их систематизацию, типизацию,
стандартизацию и унификацию. Эта работа привела к
типизации и унификации проектных технологических
разработок на уровне процессов, операций, переходов и их
элементов для множества проектно-технологических решений.
В результате стали создаваться системы
автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП).
По степени детализации технологических процессов САПР ТП
разделились на три группы: реализующие метод унифици-
361

со
Oi
to
Электрохими-
ко-абразивный
Обработка
электродом-щеткой
I
Обработка свободным то-
копроводящим абразивом
Обработка
облученных деталей
Л
Исходные методы воздействия на поверхность
Магнитное
Химическое

Магнитная и

ханическая обра-
ботка

Магнитная и

трохимическая
обработка
Механическое
импульсное
постоянное
Анодная
обработ-
кас

ультразвуком

Электрохимическая
обработка
с
воздействием гранул
Тепловое

Ультразвуковое
резание

Ультразвуковое


образование
Ядерное
Плазмен-
но-механи-
ческая

обработка
Лазерно-
механи-
ческая

обработка
Электра
эрозион-
но-ульт-
развуко-
вая обра
ботка
X
Электро-
химико-
механиче
екая обра
ботка
Электро-
химико-
упрочня-
ющая
обработка


механическое
хромирование
Электро-
эрозион-
но-хими-
ческая

обработка
Анодное

растворение с об
лучением
лазером

Электроэрозионное
упрочнение
с
легированием
поверхности
Рис. 12.6. Классификация комбинированных методов обработки

рованного технологического процесса, синтеза
технологического процесса, сочетания индивидуальных решений
технолога с типовыми решениями систем.
Использование САПР ТП способствовало переходу
технологии машиностроения на качественно новый уровень в
части систематизации технологий, формализации
процессов принятия технологических решений и, что особенно
важно, создания баз данных типовых технологических
решений. Наличие таких баз данных позволило сосредоточить в
них значительные объемы технологической информации и
сделать ее доступной для разработчиков технологий.
Дальнейшим уровнем детализации технологических
решений служит уровень выделения компонентов
технологических методов и разработка моделей и методик
создания новых технологий с заданными характеристиками. При
этом в качестве структурных единиц (компонент)
технологии рассматриваются способ воздействия на материал
заготовки, вид энергии, подводимой в зону обработки,
способ подвода энергии, рабочая среда, инструмент, статика,
кинематика и динамика обработки.
Типизация технологических решений на уровне
компонентов технологии обработки привела к так называемой
гибкоструктурной технологии.
Под гибкоструктурной технологией понимают комплекс
технологических решений, структурированных до уровня
компонентов методов обработки, сочетаемых с
формальными правилами поиска готовых или создания новых
методов обработки, конструкторско-технологических
решений, переходов, операций и их комбинаций и процесса в
целом, обеспечивающих заданное качество детали.
Повышенная гибкость подобной технологии
заключается в создании такой структуры технологического
процесса, которая отвечает текущей цели и может быть
оперативно изменена при несоблюдении требований к ней.
12.10. СРЕДСТВА И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ
Качество продукции — это совокупная характеристика
основных свойств, определяющих способность продукции
удовлетворять соответствующие потребности наиболее
приемлемым и экономичным способом. В содержание
понятия о качестве технических изделий входят не только по-
363

требительские свойства, но и различные технологические
свойства их изготовления и ремонта, а также
характеристики эксплуатационных свойств и другие.
Проблема качества технической продукции была и
остается актуальной.
К концу 80-х гг. XX в. в СССР только 20 % объема
выпускаемой в стране продукции соответствовало
мировому уровню качества. Темпы обновления
машиностроительной продукции составляли всего 4 % в год. Машины и
оборудование были тяжелее аналогичных лучших в мире
образцов в среднем на 15-20 %. Из-за невысокой
надежности техники приблизительно 20-25 % металла
расходовалось на изготовление запасных частей. За период с 1980
по 1990 г. затраты на ремонты почти удвоились.
В целях повышения качества техники начиная с
середины 80-х гг. активно разрабатывались средства и методы
контроля качества производимой продукции. Этого
требовали и ускоренные темпы производства. Например,
станки-автоматы и автоматические линии работают на столь
высоких скоростях, что на проверку качества этих
деталей приходится затрачивать времени во много раз
больше, чем на их изготовление. Качество продукции, которую
выпускает один станок-автомат или автоматическая
линия, управляемая одним рабочим, контролируют до
десятка человек, так как, например, станок-автомат,
обрабатывающий крепежные детали — болты, на
изготовление каждой из них затрачивает 1-2 с, а на проверку одного
болта уходит 30 с.
Другой пример. На обработку картера автомобиля
затрачивается 2,5 мин, тогда как на проверку качества
детали необходимо 3,5 мин. Тщательный контроль
резьбовых деталей нередко требует в 50 раз больше времени,
чем изготовление самой детали. Низкий уровень
технологии контрольных операций привел к тому, что на многих
машиностроительных и приборостроительных заводах
работники отдела технического контроля составляли 30-40 % от
числа всех производственных рабочих. И все же качество
выпускаемой продукции во многих случаях оставалось
неудовлетворительным, а потери от брака недопустимо
большими.
Причинами брака и выпуска продукции низкого
качества обычно являются или ошибки работников, или
недостаточная точность и скорость контроля параметров
продукции и процесса производства. Автоматические устрой-
364

ства контролируют производственный процесс и качество
продукции быстро и без большого числа ошибок. Поэтому
успешное решение вопросов комплексной автоматизации
технологических процессов во многом зависит от того, как
организован непрерывный автоматический контроль за
качеством металла, полуфабрикатов, деталей и готовых
изделий в процессе их производства. Особое значение
приобретает проблема автоматизации контроля качества
продукции в связи с созданием автоматических линий, цехов
и заводов-автоматов. Объясняется это прежде всего
возрастающими требованиями к точности изготовления машин,
приборов и других изделий. Во многих случаях без
автоматизации невозможно осуществить контроль качества
изделий. С внедрением в практику производства
совершенных средств автоматизации процессов контроля
значительно увеличивается выпуск высококачественной продукции
и в несколько раз сокращается персонал технического
контроля.
Обычно на промышленных предприятиях негодные
детали или готовые изделия бракуются на стадии
приемочного контроля, т. е. качество деталей или изделий
проверяется после обработки, после завершения процесса их
изготовления. Такой контроль не способствует росту
выпуска высококачественной продукции, увеличивает ее
себестоимость и удлиняет сроки изготовления, снижая
темпы повышения производительности труда. Поэтому при
решении задач комплексной автоматизации производства
основное внимание было уделено созданию и внедрению
активных автоматических средств контроля, которые
позволяли контролировать параметры изделий
непосредственно в процессе их изготовления. На некоторых
машиностроительных предприятиях успешно применяли и
применяют электронные микрометры. Ими контролируют размеры
деталей диаметром от 2 до 200 мм на «рабочем ходу», т. е.
без остановки станка. Конструктивно такой
контролирующий прибор представляет собой небольшую электронно-
счетную машину, преобразующую размеры измеряемой
детали в электрические сигналы, которые затем
преобразуются и выдаются как размеры детали. Контроль с
помощью такого микрометра позволяет предотвратить выпуск
некачественной готовой продукции.
В 80-е гг. в цехах многих предприятий появилось
скоростное и высокоточное контрольное оборудование.
Известна трудоемкость процесса измерения диаметров крупных
365

цилиндрических деталей. Он занимает около 25 %
вспомогательного времени. С помощью прибора ИД-3
(автоматический измеритель диаметров), созданного в
Центральном научно-исследовательском институте технологии
машиностроения, это делается быстро и точно. Прибор ИД-3
обеспечивает автоматический контроль деталей размером
от 500 мм до 10 м и сокращает время замера по
сравнению с заранее применяемыми средствами в 20-25 раз.
Созданы фотоэлектронные контрольные автоматы. Они
с достаточной точностью измеряют параметры
обработанных поверхностей стальных шариков. Были созданы и
другие оригинальные автоматы, замеряющие почти все
размеры подшипников. Сконструирован автомат,
объединяющий несколько операций контроля. При создании новых
моделей станков-автоматов и автоматических линий
конструкторы решали задачу — обеспечить контроль
качества продукции в ходе технологического процесса
обработки изделий с помощью устройств, непосредственно
встроенных в технологическое оборудование. Наиболее
распространенной контрольной оснасткой стали
многомерные приборы с индуктивными датчиками.
Важная роль в создании автоматического контроля
параметров качества изделий принадлежит специальным
телевизионным установкам. С их помощью решена задача
измерения трудно различимых невооруженным глазом
деталей, например проволоки диаметром в 8 мкм и менее.
Для контроля микропроволоки в процессе ее
изготовления применяют телевизионные контролирующие
автоматы. Работают они следующим образом. На объектив
микроскопа вместо глаза смотрит фотокатод
телепередатчика. Увеличенное изображение проволоки падает на него,
рождается видеосигнал, который, пройдя через систему
устройств, усиливается и попадает в прибор,
регистрирующий разность импульсов. Он и сообщает о том, что
допущен брак. С помощью специальной сигнальной системы
подается команда остановить производственный процесс.
С полным основанием можно сказать, что такой
телевизионный автомат оснащен техническим зрением.
Обеспечивая высокую четкость работы автоматических
контролирующих систем, телевидение превращает их из
«слепых» автоматов в автоматы, наделенные «зрением».
Телевизионные автоматы работают с большей точностью и
надежностью, чем человек. Установленные на лентопрокат-
ных станках металлургических предприятий, они фикси-
366

руют самые незначительные отклонения от заданной
ширины полосы. Преимуществом активного автоматического
контроля является то, что он не только уменьшает
возможность появления брака на самых ответственных операциях
обработки, но и сокращает общее время обработки детали.
Большинство контрольных операций выполняется
непосредственно на рабочих местах. На многих предприятиях
радиотехнической и электротехнической промышленности
начали применять специальные станки и автоматические
линии для контроля и испытания деталей.
Низкое качество металла, наличие в нем скрытых
дефектов (трещины, поры, раковины, инородные включения)
могут также оказать отрицательное влияние на надежность
и другие эксплуатационные свойства выпускаемых изделий.
Для проверки качества слитков металла, проката, сварки,
литья, поковок, штампованных заготовок,
термообработки, толщины покрытий широко применяют так
называемые неразрушающие физические методы контроля.
Основаны они на использовании радиоактивных и других
ионизирующих излучений, ультразвука, магнитного поля и т. д.
Автоматизация производственных процессов требует
создания новых, более прогрессивных методов контроля
материалов на стадии самого производственного процесса.
В машиностроении и металлургии необходимо было
обеспечить весьма быстрый и притом непрерывный контроль
за качеством металла. Поэтому, например, в
металлургическом производстве были созданы и работают средства
контроля структуры листового проката при его скорости
до 5 м/с, рентгеновского анализа фазового состава и
текстуры движущейся полосы, ультразвуковой
дефектоскопии горячего сляба с бесконтактным (индукционным или
лазерным) вводом и выводом измерительного сигнала.
Внедрены системы технического зрения, выявляющие
дефекты (крупнее 2 мм) на поверхности листа шириной до 1500 мм
при скорости его движения до 15 м/с. Появились
системы, измеряющие на ходу плоскостность и шероховатость
поверхности листового проката или же точность размеров
профилей сортового проката.
Созданы интроскопы, которые дают возможность
достаточно хорошо видеть то, что скрыто от нас из-за
непрозрачности среды. Прежде излучения применялись для
получения теневых снимков или условно-световых линий
на осциллографе, а теперь с помощью интроскопии можно
не только получить отчетливые изображения внутреннего
367

строения материалов, но и наблюдать изменения, которые
возникают в теле под действием температуры,
механических и электрических воздействий. В качестве
проникающих излучений в интроскопии используются инфракрасные
лучи, ультразвуковые волны высокой частоты,
высокочастотные электромагнитные колебания, мягкие и жесткие
рентгеновские лучи, высокоэнергетичные гамма-лучи и т. д.
Вид излучения, его энергия или частота определяются, как
правило, физическими свойствами исследуемого
материала. Например, для просвечивания и видения внутри таких
непрозрачных материалов, как кремний и германий, а
также пластмасс типа карболита и эбонита могут быть
использованы длинноволновые инфракрасные излучения.
Инфракрасный интроскоп позволяет также определить
структурную неоднородность и степень чистоты материалов,
изучить строение монокристаллов. При абсолютной
однородности исследуемого объекта его изображение в
инфракрасном интроскопе совершенно прозрачно. Если же есть
посторонние примеси или дефекты, то они наблюдаются в
виде черных пятен или потемнений. Для технического
видения внутри металлов или непрозрачных жидкостей
целесообразно применять высокочастотные ультразвуковые
колебания. С помощью ультразвуковых волн легко
обнаруживаются твердые тела и газовые пузыри в жидкостях,
а также трещины, раковины и пустоты в металлах.
Ультразвуковые интроскопы позволяют осуществить и прямой
контроль качества сварных соединений металла. С
помощью этих же приборов можно увидеть, как распределены
в стальном слитке легирующие добавки, рассмотреть зоны
влияния термообработки и т. д.
Существуют интроскопы, работающие на гамма-лучах.
Их использование дает возможность улучшить качество
производственных процессов и готовой продукции.
12.11. ЭТАПЫ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОГРЕССА И ИХ ИСТОРИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Обобщение ретроспективного рассмотрения развития
техники и технологий дало возможность установить
закономерность формирования и смены основных этапов
производственно-технологического прогресса.
Под производственно-технологическим прогрессом
понимается последовательное совершенствование, а также
368

создание и использование новой техники и технологий в
процессах производства продукции на различных стадиях
исторического развития общества. В объем понятия
«производственно-технологический прогресс» входят: прогресс
в области техники и технологий (технический или научно-
технический прогресс), а также прогресс (развитие)
производства продукции. Эти две составляющие
производственно-технологического прогресса взаимообусловлены,
взаимосвязаны между собой. Однако важнейшие изобретения
техники и технологий часто не сразу же находят
практическое применение. Только по истечении некоторого
времени эти достижения становятся востребованными и
используемыми для производства продукции.
Очевидно, что технико-технологический прогресс
является базовым, ведущим, опережающим и определяющим
для производственного прогресса. Поэтому только
условно можно разделить производственно-технологический
прогресс на технико-технологический (технический) и
производственный компоненты. Это целесообразно делать при
историческом анализе процесса развития общественных
производительных сил.
Известно, что в истории человечества было несколько
величайших по полезности открытий и изобретений,
которые впоследствии приводили к существенному изменению
характера производства продукции и жизни людей. Такие
новшества предопределяли собой соответствующие
технические революции.
Существуют четыре различных вида труда: ручной,
механизированный и автоматизированный, а также
искусственно интеллектуализированный, т. е. с использованием
технических средств искусственного интеллекта. Эти виды труда
осуществляются разными технологическими способами с
использованием соответствующих технических средств.
В связи с этим СЮ. Глазьев выделяет следующие периоды в
истории развития процессов производства материальных благ:
1) начальный период ручного труда с использованием
простейших инструментов (рубила, пики, деревянные и
каменные ножи), длившийся вплоть до начала V
тысячелетия до н. э.;
2) период ручного труда с применением элементарных
механических орудий (гончарный круг, ножницы, лук и
др.) с V тысячелетия по III в. до н. э;
3) использование механических машин первого рода с
водяными и ветряными источниками механической энер-
369

гии (водяная мельница, парусные лодки) с III в. до н. э. по
середину XVII в. нового летоисчисления;
4) применение машин второго рода — машин с
паровым двигателем (паровые насосы, пароходы, паровозы и
т. д.) с начала XVIII до начала XIX в.; это период первой
технической (промышленной) революции;
5) период механизации промышленного производства на
основе применения электрических машин (машин
третьего рода) и иных изделий начиная с середины XIX до
начала XX в.; это период второй технической
(промышленной) революции;
6) период механизации и автоматизации
производственных процессов на основе использования электрических
машин — двигателей третьего рода и других
электротехнических изделий, двигателей внутреннего сгорания —
двигателей четвертого рода, электроники, средств связи и иных
достижений с начала до середины XX в.; это третья
техническая (промышленная) революция;
7) современная (с середины XX в.), но уже
научно-техническая революция, характеризующаяся наиболее
интенсивным развитием науки, техники и технологий в их
единстве и взаимообусловленности;
8) новейший этап современной научно-технической
революции, начавшийся с 90-х гг. прошлого века и
характеризующийся ускоренным внедрением в производство и быт
компьютерной техники, информационных, аналитических,
управленческих и иных технологий, осуществляемых
«независимо», самостоятельно, в отрыве от человека
(например, роботы и роботизированные
производственно-технологические системы последнего поколения); это этап
интеллектуализации техники и технологических процессов —
этап постиндустриального их развития.
Периоды с 4-го по 7-й представляют собой эпоху
индустриализации всех отраслей промышленного производства.
В мировой истории индустриализации произошли три
технические (промышленные) и одна научно-техническая
революция, в ходе которых существенно изменялись
техника и технологии производства продукции и оказания
многих услуг.
Под технической, или промышленной, революцией
понимается качественное изменение в производстве и
обществе в целом под воздействием коренных перемен в
технике и технологии труда. Научно-техническая революция
(НТР) — это качественное изменение производительных
370

сил общества не под действием каких-либо отдельных, пусть
даже очень значимых, изобретений или открытий, а в
результате одновременного ускоренного прогресса науки,
техники и технологий выполнения различных работ.
Единение научного и инженерно-технологического развития
превращает науку в непосредственную производительную
силу.
В табл. 12.1 приведены основные характеристики
прошедших технических революций.
Таблица 12.1
Периоды и результаты технических революций в эпоху индустриализации
производств
Элементы научно-
технического
прогресса
Орудия и
средства труда
Двигательная
сила и энергия
Предметы труда
Транспорт
Средства связи
Периоды наибольшей концентрации качественных сдвигов
Конец XVIII-
начало XIX в. (первая
промышленная
революция)
Возникновение
машинного
производства
Паровая машина
Массовое
производство железа,
чугуна

Железнодорожный транспорт
на паровозной
тяге, пароход
Почтовая связь
Последняя треть
XIX- начало XX в.
(вторая
промышленная
революция)
Охват машинным
производством
основных
рабочих процессов;
массовое
производство машин
на машинной
основе
Производство
электроэнергии,

электродвигатель; двигатель
внутреннего
сгорания
Массовое
производство стали
Дизельные суда,
автомобильный
и авиационный
транспорт
Электросвязь
(телеграф, телефон)
Середина XX в.
(третья
промышленная революция —

научно-техническая революция)
Формирование
систем машин,
комплексная
механизация,
автоматизация
производства
Электрификация
производства,
атомный
реактор, реактивный
двигатель
Качественная
металлургия,
массовое
производство
алюминия и пластмасс
Развитие
единых
транспортных систем,
контейнеризация,
реактивный
транспорт и ракетная
техника
Радиосвязь и
электроника
371

Продолжение табл. 12.1
Элементы научно-
технического
прогресса
Сельское
хозяйство
Строительство,
строительные
материалы
Форма
организации науки
Образование
Периоды наибольшей концентрации качественных сдвигов
Конец XVIII-
начало XIX в. (первая
промышленная
революция)
Возникновение
научных систем
земледелия,
селекция растений
и животных
Господство
ручного труда,
кирпич и дерево
Индивидуальная
научная
деятельность
Распространение
грамотности и
возникновение
профессионального
обучения
Последняя треть
XIX- начало XX в.
(вторая
промышленная
революция)
Механизация
сельского
хозяйства,
минеральные
удобрения
Первые
строительные
механизмы; цемент
и железобетон
Возникновение

специализированного
научного труда
Массовое общее
и специальное
образование
Середина XX в.
(третья
промышленная революция —

научно-техническая революция)
Комплексная
механизация и
химизация,
микробиология,
начало
регулирования
биологических
процессов
Индустриальные
методы
строительства,
использование новых
строительных
материалов и
легких
конструкций
Превращение
науки в
индустрию знаний,
в отрасль
народного хозяйства
Значительное
(в несколько раз)
повышение
среднего уровня
образования,
быстрое
развитие высшего
образования
Техника и технологии — это только основа, базис для
производства продукции и экономики в целом. Для
эффективного использования этого базиса необходимы
соответствующие организационные формы производства
материальных благ, благоприятные экономические условия и
соответствующие производственные отношения в обществе,
т. е. должна сформироваться оптимальная для
конкретного уровня развития техники и технологий
производственно-экономическая система со своей отраслевой структурой
хозяйствования. Такую производственно-экономическую сис-
372

тему хозяйствования, имеющую вполне конкретное
содержание, существенно отличающееся от иных
производственно-экономических систем по преимущественному
использованию передовых на данный период времени технологий
и оборудований (техники), называют технологическим
укладом (ТУ) экономики.
Технологический уклад характеризуется совокупностью
технологически взаимосвязанных производств, которая
имеет замкнутый цикл — от добычи природных ресурсов и
производства продукции до ее использования,
потребления. Каждый технологический уклад определяется не
только изобретениями в области техники и технологий, но и
преобладающим использованием новых технологических
принципов и возможностей при производстве продукции в
базовых, ведущих отраслях экономики страны, региона
или мира в целом.
Технологические уклады имеют свои временные
интервалы существования — свои «жизненные циклы».
Динамика развития хозяйственной структуры экономики
зависит от изменения ее производственно-экономических
систем, определяемых сущностью соответствующих
технологических укладов, т. е. от интенсивности смены одного
технологического уклада другим. Сменяемость и периодичность
технологических укладов имеют свои особенности.
Например, начало жизненного цикла технологического уклада
обычно не совпадает по времени с основополагающим
новшеством (изобретением или открытием). Кроме того,
завершение жизненного цикла технологического уклада низшего
уровня не всегда сразу же совпадает с началом нового,
более высокого уровня технологического уклада. Между
последовательно сменяющимися технологическими укладами
есть переходный период — период некоторого упадка
(замедления) в экономическом развитии.
Считается, что в новое время было (состоялось) пять
технологических укладов, каждому из которых
соответствовал свой «генотип» хозяйствующих субъектов:
I период — 1770-1830 гг.;
II период — 1830-1880 гг.;
III период — 1880-1930 гг.;
IV период — 1930-1980 гг.;
V период — 1980(90) до 2030(40) гг.
Первый технологический уклад сложился в период
1770-1830 гг. Он был обусловлен использованием
природных источников движущей силы (ветра, потока воды, ско-
373

та) первых машин, устройств и механизмов. В этот период
преобладала мануфактурная организация производства.
Первый технологический уклад связан с текстильной
промышленностью и изобретением ткацких и прядильных
машин. Страной-прародительницей первого
технологического уклада была Англия.
Второй технологический уклад (1830-1880 гг.)
зародился в Англии, Франции, Бельгии, США и Германии
благодаря изобретению и широкому использованию паровых
двигателей. В этот период активно развивались такие
отрасли, как железнодорожный и пароходный транспорт,
машиностроение, станкостроение и добыча угля. Появилась
и стала развиваться фабричная и фабрично-заводская
организация производства. Росли масштабы производства на
основе механизации технологических процессов. Появилось
производство машин машинами.
Третий технологический уклад (1880-1930 гг.)
характеризуется открытием и широким использованием
электрической энергии. Использование электродвигателей и
другой электротехники наряду со специализацией и
совершенством паровых двигателей привели к тому, что этот уклад
считается технологическим укладом машинной индустрии.
Для производства машин различного назначения
потребовалось много стали и других материалов. Стали ускоренно
развиваться черная и цветная металлургия, производство
синтетических материалов и другие материалопроизводя-
щие производства. В структуре хозяйств появились
национальные монополии и олигополии, возросло значение и
объемы финансового капитала банков.
Четвертый технологический уклад, продолжавшийся
в развитых странах мира в период с 1930 по 1980 г.,
характерен более интенсивным использованием двигателей
внутреннего сгорания, изобретенных еще в середине XIX в.
Преобладающее развитие получили тогда
автомобилестроение, моторизованное вооружение, материалопроизводящие
отрасли, самолетостроение, ракетная техника, электронная
промышленность, связь и другие виды производств.
Предприятия перешли в основном на массовое производство
продукции. Развернули свою деятельность
транснациональные корпорации.
Пятый технологический уклад начался с середины 80-х гг.
XX в. Он характеризуется использованием
микроэлектроники, информатики, робототехники, биотехнологии,
генной инженерии, атомной энергетики, космических техно-
374

логий, спутниковой связи и других достижений, ставших
возможными благодаря применению информационных и
других высоких технологий.
В качестве базовых производств служат средства
информационного и управляющего обеспечения традиционных
отраслей промышленности. Этот пятый технологический
уклад, еще не закончившийся, называют информационным.
Изобретение микрокомпьютеров и связанный с этим
быстрый прогресс в программном обеспечении сделали
информационные технологии ведущими во всех сферах
производства. Предполагается, что доминирующим источником
энергии пятого технологического уклада вскоре станет
природный газ.
Благодаря информационным технологиям
развиваются: международное разделение труда, международная
торговля, производство высокотехнологичной и наукоемкой
продукции, международный обмен информацией, и т. д., и
т. п. Это привело к процессам международной
глобализации экономики.
В настоящее время, в период зрелости пятого
(информационного) технологического уклада, появляются
базовые технологии следующего, шестого технологического
уклада. Предстоящий шестой технологический уклад,
очевидно, будет связан с развитием и широким
использованием нано- и пикотехнологий, при которых базовые
технологические процессы будущих производств новой
продукции будут осуществляться на молекулярных,
генетических, атомных и внутриатомных уровнях.
Предполагается, что перспективным источником энергии при шестом
технологическом укладе будет не углеродное, а водородное
сырье и эффективно преобразованная солнечная энергия.
Продолжится дальнейшая интеллектуализация всех видов
техники и управления ею в процессах производства
продукции и в других сферах деятельности.
Контрольные вопросы
1. Когда и какие станки были созданы в первобытном обществе?
2. Как менялась конструкция станков в Средние века?
3. Как развивалась технология металлообработки в Средние века?
4. Какие изменения претерпела технология металлообработки в
период становления промышленности?
5. Вспомните имена русских мастеров, прославившихся в период
становления отечественной промышленности.
375

6. Как совершенствовались станки в период, предшествовавший
эпохе парового двигателя?
7. Каковы особенности металлообработки XIX — начала XX в.?
8. Как совершенствовались станки в эпоху электропривода?
9. Как происходило внедрение стандартизации и
взаимозаменяемости на заводах?
10. Какие результаты были получены Фордом при внедрении
конвейерной сборки?
11. Кто разработал наиболее полную теорию резания?
12. Как создавалось станкостроение в СССР?
13. Как происходило развитие систем автоматизированного
проектирования технологической подготовки производства (САПР ТПП)?
14. Как осуществлялось создание гибких автоматизированных
производств (ГАП)?
15. Каковы достоинства роботизации для предприятий средне- и
мелкосерийного производства?
16. Что вы знаете о нетрадиционных технологиях в металлообработке?
17. Какие измерительные системы обеспечения качества созданы
в конце XX в.?
18. Сколько и какие этапы были в истории развития техники и
технологий?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исторический опыт создания и использования техники
и технологий в промышленном производстве является
базовым элементом для дальнейшего их совершенствования.
Преемственность методов, приемов и средств при решении
возникающих инженерных (конструкторских и
технологических) проблем или задач является обязательной в
научном познании и в изобретательной работе. Кроме того,
знание хронологической последовательности достижений
в области техники и технологий, направленных на
постоянное совершенствование, улучшение и обновление
производимой продукции и услуг, способствует углубленному
изучению как фундаментальных естественнонаучных, так и
прикладных технических наук.
Исторический подход помогает студентам при изучении
таких дисциплин, как «Машины и оборудование»,
«Технология материалов», «Технология машиностроения»,
«Проектирование и конструирование» и др.
Знание тенденций, общих закономерностей,
последовательности и сущности этапов исторического (временного)
развития конкретных видов техники и технологий
производства продукции позволяет специалистам прогнозировать
и обоснованно определять стратегию производства и
методологию повышения качества изготавливаемой
продукции — материальной основы экономики.
Весь событийный ряд технических изобретений,
совершенствования техники и освоения производством новых
технологий формирует у различных специалистов
научное понимание материальной культуры общества и
материалистическое мировоззрение в целом.
Далеко не все, что имеет какое-либо историческое значение
для промышленного производства, нашло отражение в
данном учебнике. Здесь рассмотрены только важнейшие
изобретения и этапы исторического развития техники и технологий,
дающие достаточную информацию студентам широкого
круга специальностей. Некоторые факты истории техники и
технологий, не рассмотренные в тексте учебника, включены в
общий хронологический перечень достижений в области
техники и технологий. Дополнительную информацию по
интересующим читателя вопросам можно получить из книг,
указанных в списке литературы.
377

ХРОНОЛОГИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ДОСТИЖЕНИЙ
Годы до новой эры:
Ок. 800 000 Первые ручные рубила, изготовленные
ударной техникой
Ок. 500 000 Начало использования огня
Ок. 150 000 Ручные рубила, изготовленные контрударной
техникой (с помощью колотушки и отбойника)
Ок. 100 000 Первые составные орудия, изобретение рукоятки
Ок. 50 000 Появление отжимной техники обработки камня
Ок. 40 000 Искусственное добывание огня
Ок. 12 000 Появление вкладышевых инструментов. Лук и
стрелы
Ок. 10 000 Весло и лодка
Ок. 8000 Начало мотыжного земледелия
Ок. 6000 Пиление, сверление и шлифовка камня
Ок. 5000 Прялка и ткацкий станок
Парус и корабль с двухногой мачтой
Ок. 4000 Колесо. Первые повозки
Гончарный круг
Металлургия меди
Пиктографическое письмо
Ок. 3000 Идеографическое письмо
Килевое финикийское судно
Плуг
Ок. 2500 Корабль с одноногой мачтой
Первые линзы из хрусталя
Ок. 2000 Колесо со ступицей. Повозки с неподвижной осью
Слоговое письмо
Металлургия бронзы
Ок. 1000 Буквенно-звуковое письмо
Металлургия железа
Ручная мельница
Начало оспопрививания в Китае
Ок. 700 Трирема
Ок. 600 Фалес экспериментирует с наэлектризованным
янтарем
Ок. 450 Стеклянные линзы
Ок. 300 Водяная мельница
Первые описания компаса
Ок. 100 Римский колесный плуг с ножом и отвалом
Ручная прялка
Двухцилиндровый поршневой насос Ктесибия
Годы новой эры:
105 Бумага Цой Луня из старых сетей
Ок. 300 Бумага из растительного сырья
378

Ок
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok.
Ok.
Ok.
Ok.
Ok.
Ok.
Ok.
. 350
527
. 600
. 650
. 700
. 800
996
1000
1132
1150
1200
1220
1232
1285
1300
1302
1319
1320
1350
1400
Ok.
Ok.
Ok.
Ok.
Ok.
1440
1450
1480
1492
1500
1512
1516
1530
1541
1550
1556
Введен в употребление носовой парус-артемон
Идея использовать гребное колесо для передвижения
судов
Описание свойств селитры
Открытие пороха Сунь Сы-мяо
Штамповка рисунков на тканях
Косой парус
Башенные часы Герберта в Магдебурге
Компас с плавающей стрелкой
Пороховой огнемет Чэнь Гуя
Первые нефы и когти
Первые штукофены
Тухоцян (бамбуковое ружье)
Первые кулачковые молоты с приводом от водяного колеса
Рецепт пороха Марка Грека
Первое известие о применении боевых ракет в Китае
Очки Сальвино Армати
Первые башенные часы
Усовершенствованный компас Флавио с картушкой
Опыты с порохом Бертольди Шварца
Первые артиллерийские орудия, стрелявшие
каменными ядрами
Многомачтовые корабли. Руль
Меха с приводом от водяного колеса
Блауофены
Чугунные ядра и литые чугунные пушки
Первые каравеллы
Первые книги, напечатанные с досок
Печатный станок Иоганна Гутенберга
Первые пружинные часы
Колесные лафеты для пушек
Дробление парусов
Ружье Цольнера с прямой нарезкой
Экспедиция Христофора Колумба на трех каравеллах
пересекает Атлантический океан и достигает берегов
Америки
Первые доменные печи
Мушкет с фитильным замком
Ребодекон — скорострельная установка из нескольких
мушкетов
Печатание цветных иллюстраций Уго-да-Карпи
Самопрялка Юргенса
Первое упоминание об использовании деревянных
рельсов в горном деле
Камера-обскура Джероламо Кардано с линзой
Книга Фабрициуса, в которой описаны его опыты
с хлористым серебром
Зрительная труба Мециуса
Простой микроскоп Янсена
379

1609
Ок. 1610
1619
1620
Ок. 1630
1640
1642
1646
Ок. 1650
1657
1663
1669
1670
1672
1674
1676
1680
1690
1694
1695
1700
1701
1702
1703
1705
1709
1711
1712
1714
Телескоп Галилео Галилея
Сложный микроскоп Дреббеля
Додлей при плавке железа применяет каменный уголь
Первая «настоящая» подводная лодка (Корнелиус ван
Дреббель, Англия)
Первые винтовки
Экипаж Блаунта со стальными С-образными рессорами
Изобретена и построена первая вычислительная
машина механического действия для операций сложения и
вычитания Блезом Паскалем. Позднее Г. В. Лейбниц
усовершенствовал машину Паскаля. Машина Лейбница
выполняла сложение, вычитание, умножение и деление чисел
Работа Кирхера «Великое искусство света и теней», в
которой описано действие магического фонаря
Воздушный насос Отто фон Герике
Механические часы с маятником Христиана Гюйгенса
Трехлинзовый микроскоп Роберта Гука
Трактат Блеза Паскаля о равновесии жидкостей
Бранд открывает фосфор
Франческо де Лана предлагает воздушный корабль
«легче воздуха»
Рефлектор И. Ньютона
Балансир Гюйгенса для пружинных часов
Якорно-анкерный спуск Клемента
Штамповочный молот с педальным приводом
(Нюрнберг)
Паровая машина Дени Папена (Франция)
Арифмометр Лейбница
Цилиндрический спуск для пружинных часов Том-
пиона
Швед Христофор Полхем организовал на своем
заводе массовое производство металлоизделий —
молотов, лемехов, зубьев для борон и прочего,
использовав гвоздильные станки, гидропривод, прессы,
прокатные валки, механические ножницы и т. п.
В книге Ш. Плюме описан способ нарезки винтов
с помощью примитивного суппорта
Паровой двигатель Томаса Севери
Трактат Лейбница о двоичной системе счисления
Томас Ньюкомен (Англия) начал изобретать свою
первую машину
Коксование угля (Абрахам Дерби I, Англия)
Паровая машина Т. Ньюкомена
Первый паровой насос Т. Ньюкомена (последний
из таких насосов разработан в 1934 г., Англия)
А. Нартов (Россия) устанавливает на токарный станок
неподвижный держатель резца (прототип суппорта)
Генри Миллом (Англия) запатентована пишущая
машинка
380

1718 Распределительный механизм Бейтона для машины
Ньюкомена
1727 Опыты Шульца с азотнокислым серебром
1730 Дж. Хэдли патентует зеркальный квадрат
(прообраз современного секстанта)
1738 Капитальный труд Бернулли «Гидродинамика»
1741 Прядильная машина Дж. Уайта с вытяжными
валиками
1745 Первый конденсатор (лейденская банка) Мушенбрука
и Клейста
Эдмунд Ли установил на ветряке «оперение»,
автоматически наводящее его на ветер
1748 Карданный цилиндр Уайта
Пудлингование (переделка жидкого чугуна в ковкое
железо), Абрахам Дерби II
1750 Реакционное колесо Сегнера
Воздушный насос Оттфон Герике
1750-1754 Цикл работ Л. Эйлера, посвященных колесу
Сегнера. Первое исследование по теории гидротурбин
1753 Джеймс Уатт знакомится с паровой машиной
Ньюкомена (на предмет ее ремонта)
1755 Томас Медж (Англия) создает анкерно-вилочный ход,
позволивший через полстолетия сконструировать
хорошие карманные часы
1759 Джон Гаррисон (Англия) продемонстрировал первый
хронометр (на испытаниях за шесть недель отстал
на 5 мин)
1761 Майкл Мензис (Англия) изобрел врубовую машину
с качающимся рабочим органом — зубом,
воспроизводящим движение забойщика (1768 г. — «железный
человек» Вилли Брауна, приводимый в действие двумя
забойщиками, 1813 г. — патент на врубовую машину
с дисковой пилой, 1849 г. — привод машины сжатым
воздухом — все в Англии)
1764 Жорж-Луи Лесаж в Женеве экспериментирует с
телеграфом — устройством передачи сигналов по
железной проволоке (для каждой буквы — своя
проволока!), источник тока — электрофорная
машина, датчики — шарики из бузины
Прядильная машина Дж. Харгривса
1765 И. И. Ползунов (Россия) создает двухцилиндровую
«огнедействующую машину» с цепными качалками —
оригинальный вариант промышленной паровой
машины
Первая экспериментальная модель паровой машины
Уатта
1766 Кавендиш открывает водород
1768 Первая действующая паровая машина Уатта
381

Эдмунд Картрайт (Англия) строит механический ткацкий
станок
1769 Испытания парового автомобиля («паровая телега»)
Никола Кюньо (Франция) — перевозил пушки со скоростью
5 км/ч (с 60-х годов XX в. интерес к паровым автомобилям
возродился ввиду их большей, чем у бензиновых, эколо-
гичности)
Ватермашина Р. Аркрайта (Англия) дала
высококачественную хлопчатобумажную нить
Прокатный станок для изготовления проволоки
1770 Джон Смит (Англия) строит усовершенствованную паровую
машину системы Ньюкомена (диаметр цилиндра 1,8 м, ход
поршня 3 м, мощность 76,5 л. с.)
Джеймс Харгривс (Англия) патентует прядильную
машину с параллельным скручиванием многих нитей
1772 Выходит десятый том «Энциклопедии» Д. Дидро и
Ж.-Л. д'Аламбера, в котором дано описание простейшего
крестового суппорта
1775 Мюль-машина С. Кромптона
1776 Начало фабричного производства паровых машин Дж.Уатта
Подводная лодка «Тортю» Д. Бюшнелля
Д. Бюшнелль (Северная Америка) на подводной лодке
«Черепаха» принимает участие в боевых действиях (экипаж —
один человек, винтовой движитель с ручным приводом)
1777 И. П. Кулибин (Россия) строит гигантскую электро-
форную машину (площадь пластин 4 м2, использовано
74 кг смолы и 32 кг сургуча)
1779 Абрахам Дерби (Англия) строит арочный чугунный
мост через реку Северн (сейчас самая большая арка — мост
Харбор в Сиднее, длина 503 м, высота 52 м, 1932 г.)
1780 Пикар (Франция) устанавливает на паровой машине
Ньюкомена кривошипный механизм для преобразования
возвратно-поступательного движения поршня во
вращательное (патент Пикара заставил Дж. Уатта
разработать для той же цели специальный «параллелограм-
мный» механизм)
Слесарь Назар Никитин «во граде Туле» (Россия) начал
производство самоваров (самовар — компактный жаро-
трубный котел, ведет родословную от сбитенного чайника)
1781 Хорнблоуэр (Англия) строит первую компаунд-машину
(двухцилиндровая паровая машина двойного действия с
параллельным размещением цилиндров; пар, отработанный
в одном цилиндре, поступает в другой)
1782 Универсальная паровая машина Дж. Уатта двойного действия
1783 Первые аэростаты братьев Монгольфье и Ж. Шарля
(Франция). Поднялся аэростат, наполненный водородом
(1785 г. — перелет через Ла-Манш, 1794 г. —
использование во французской армии в качестве наблюдательных
пунктов)
382

21 ноября Жак Шарль и Мишель Робер (Франция)
поднялись в окрестностях Парижа в воздух на аэростате братьев
Монгольфье, наполненном горячим воздухом
Джон Вилькинсон (Англия) строит падающий паровой
молот массой 7,5 т (паровой молот двойного действия
создает в 1839 — 1842 гг. Дж. Несмит)
Томас Белл (Англия) создает печатную машинку для
набивки ситца
Дж. Брама (Англия) изобрел замок для сейфа, который
удалось открыть лишь в 1851 г. после 40-часовых
попыток. Дж. Брама — один из великих изобретателей, имел
около 700 патентов (гидравлический пресс, унитаз с
водяным замком, авторучка с поршнем и многое другое)
Прокатка фасонного железа Генри Кортом с помощью
вальцов
Клапотром открывает уран
1784 Мердок (Англия) строит паровую машину высокого
давления — до 10 атм (до него давление не превышало 3 атм)
Паровой молот Уатта
Пудлинговая печь Генри Корта
1785 Пароход Д. Фитча, передвигавшийся с помощью
механических весел
1786 Действующая модель паровой тележки Мердока
Луиджи Гальвани открывает электрический ток
1787 Пароход Д. Фитча «Персеверанс», передвигавшийся с
помощью гребного винта
1788 Первый пароход У. Саймингтона
1791 Граф де Сиврак (Франция) строит велосипед (селифербус)
1794 Первый токарно-винторезный станок Генри Модели с
крестовым суппортом
Первая модель скоропечатной машины Кенига
Клод Шапп создает семафорный телеграф
1795 Жозеф Жаккар (Франция) использует для управления
шелкоткацким станком перфокарту
Открытие электрического тока Луиджи Гальвани (Италия)
1796 Джеймс Уатт (Англия) завершает разработку, испытания
и исследования универсального парового двигателя
Романцемент Паркера
Уплотнительный воротничок Модели.
1797 Генри Модели (Англия) строит токарный станок с
механическим суппортом
Первый гидравлический пресс Брамы
1798 Токарно-винторезный станок Модели с автоматическим
суппортом и сменным ходовым винтом
1799 Патент Лебона на использование и способ получения
светильного газа
1800 Токарно-винторезный станок Модели с автоматическим
суппортом и сменными шестернями
383

Электрическая батарея Вольты
Подводная лодка Фултона «Наутилус»
1801 Первая рельсовая дорога с конной тягой
Первая паровая повозка Р. Тревитика
Патент Ф. Лебона на двигатель внутреннего сгорания,
работающий на светильном газе
1802 В. В. Петров (Россия) открыл явление электрической дуги
Риттер открывает аккумуляторный эффект
1803 Р. Фултон испытывает во Франции свой первый пароход
Паровой автомобиль Ричарда Тревитика (Англия)
1804 Первый паровоз Р. Тревитика
Пароход У. Саймингтона «Шарлотта Дундас»
Эллиптические рессоры Эллота
Ткацкий станок Жаккара с программным управлением
Боевая ракета Конгрева
1807 Пароход Р. Фултона «Катарина Клермонт» (США)
Ружейный замок Форзича
1808 Второй паровоз Ричарда Тревитика
1809 Телеграфный аппарат Земеринга
1810 Гемфри Дэви наблюдает явление вольтовой дуги
Паровой привод печатного станка (Фриц Кениг, Англия)
1811 Скоропечатная машина Ф. Кенига цилиндрического типа
1812 Паровоз Бленкистона-Муррея с двухцилиндровым
двигателем. Паровая железная дорога между Мидлтоном и
Лидсом
Первые спички Шапселя
1813 Паровоз Брунтона
1814 Паровоз Стефенсона «Блюхер»
«Беговая машина» Драйса
Сверлильный станок (Англия)
Спектроскопия (Йозеф Фраунгофер)
1815 Паровоз Блекетта и Хедлея «Пыхтящий Билли»
Медные пистоны Эгга с ружейным порохом
1816 Паровоз Стефенсона «Киллингуорт»
Стирлинг получает патент на двигатель внешнего
сгорания (Англия)
Н. Ньепс делает из камеры-обскуры первый примитивный
фотоаппарат
Ротационная печатная машина Э. Каупера (Англия)
Электрический телеграф Ф. Рейнольдса с синхродисками
1817 Берцелиус открывает селен
1818 Велосипед Динера
Поворотное устройство Акермана
1819 Пароход «Саванна» впервые пересекает Атлантический
океан
Джон Гершель открывает свойства серноватисто-кислого
натра закреплять фотографическое изображение
1820 X. К. Эрстед наблюдает взаимодействие между
электрическим проводником и магнитной стрелкой
384

Гальваноскоп И. Швейгера
Д.-Ф. Араго изобретает электромагнит
Первая электрическая лампочка накаливания Делар
Дю
1821 Медные пистоны Райта с гремучей смесью
Электродвигатель (Англия)
1821-1825 Строительство железной дороги из Дарлингтона в
Стоктон под руководством Дж. Стефенсона
1822 Наборная машина Черча
Первый паровой омнибус Гени
Действующая модель разностной вычислительной
машины Чарлза Бэббиджа
1824 Н. Ньепс получает первые фотографические
изображения с помощью смол
Работа Н.-Л.-С. Карно «Размышление о движущей
силе огня»
Паровой омнибус Хэнкока
1825 Электромагнит Стерджена
X. К. Эрстед открывает алюминий
Первая железная дорога Стоктон—Дарлингтон
(Англия)
1826 Электролитический телеграф X. Г. Дайера
Первая фотография (Нисефер Ньепс, Франция)
1826-1830 Строительство железной дороги
Ливерпуль—Манчестер под руководством Дж. Стефенсона
1828 Паровой котел Сегена с дымогарными трубами
Унитарный патрон Дрейзе
Винтовка и конические пули Дельвиня
1829 Рейнхильские состязания паровозов. Победа
«Ракеты» Стефенсона
1830 В Англии получена одна из первых пластмасс —
камптуликон
1831 Майкл Фарадей открывает явление
электромагнитной индукции
Электромеханическое реле Генри и Сальваторе даль
Негро
1832 Магнитоэлектрическая машина Пиксии
Гидротурбина Фурнейрона
1833 Гальванометр Нервандара
Фосфорные спички Ирини
Ктипограф Прогрина
Стробоскоп Штампфера
1834 Электродвигатель постоянного тока Якоби
Дифференциал Робертса
Проект аналитической вычислительной машины
Чарлза Бэббиджа
1835 Телеграф Шиллинга
1836 Игольчатое ружье Дрейзе со скользящим затвором
1837 Телеграф Кука и Уинстона
385

Телеграфный аппарат Сэмюэла Морзе (США)
Опыты Пейджа по передаче звуковых сигналов с
помощью электрического тока
1838 Телеграф Штейнгеля
Пелуэ открывает явление нитрации органических веществ
Литеролитная машина Брэса
Гальванопластика Якоби
1839 Луи-Жак Дагер обнародует свой способ получения
изображения на серебряной пластинке (дагеротипию)
Уильям Генри Тальбот открывает проявляющее действие
галусовой кислоты
Гудьир открывает способ вулканизации каучука серой
Паровой экскаватор (США)
1840 Портретный фотографический объектив Петцеваля
1841 Синхронный электродвигатель переменного тока Уитстона
1842 Джеймс Несмит берет патент на изобретенный им паровой
молот
Пелиго получает чистый металлический уран
Проект универсальной механической вычислитеьной
машины, способной работать по различным заложенным в
нее программам, разработан Чарлзом Бэббиджем
(Англия)
1843 Пишущая машинка Турбера с рычажной передачей
Коробка передач Хилля
Копирующий телеграф Бена
Железный винтовой пароход «Грейт Бритн» пересек
Атлантику
«Примечания переводчика» Лавлейс к английскому
переводу статьи Менебреа с приложением первой в истории
программы для вычислительной машины
1844 Винтовка Турвенна
Телеграфная линия между Вашингтоном и Балтимором
Дуговая электрическая лампа Фуко
1845 Велосипед Милиуса с педалями
1846 Кристиан Фридрих Шёнбейн получает пироксилин
Ротационная машина Эппельгеса
Промывка буровых скважин водяной струей по методу
Фовеля
1847 Шретер открывает аморфный красный фосфор
Собреро получает нитроглицерин
Монолитные резиновые шины Хэнкома
Чарлз Беббидж (Англия) создает проект «аналитической
машины» — прообраза ЭВМ, а леди Лавлейс (дочь
Байрона) разрабатывает для нее программу
1848 Бетхер изобретает «безопасные» спички. Начинается
производство фосфорных спичек
Копирующий телеграф Бекуэла
1849 Винтовка и полые пули Минье
386

Наборная машина Зеренсена для литер с сигнатурами
1850 Первый подводный телеграфный кабель между Англией и
Францией
Локомобиль (паровой трактор) Говарда
Первый патент на хлопкоуборочную машину (США)
1851 Открытие фотографического коллодия Скоттом Арчером
Братья Лундстрем начинают массовое производство
«безопасных» спичек
Э. Дж. Отис (США) получает патент на безопасный лифт
(установлен в 1857 г. в универсальном магазине Нью-
Йорка)
1852 Индукционная катушка Румкорфа
Гироскоп Фуко
1853 Комплексная словолитная машина Джонсона
Проекционный стробоскоп Ухайтиуса
1854 Автоматическая пушка Бессемера
Электролитический способ получения алюминия Бунзена
и Девилля из расплава хлористого алюминия
Зинстеден наблюдает аккумуляторный эффект на
свинцовых пластинах, опущенных в серную кислоту
1855 Телеграфный аппарат Юза
1856 Генри Бессемер (Англия) патентует конвертерный способ
получения стали из чугуна
Стереотип из папье-маше Вальтера
Якорь Сименса для электрогенератора
Газоразрядная лампа Гейслера
1857 Фоноавтограф Скотта
Феррис получает из нефти керосин
Полет модели аэроплана (Дж. Кейли, Англия)
1858 Плюккер открывает в газоразрядной трубке «катодные
лучи»
Установлено электрическое освещение (дуговые лампы)
на Саут-Форлендском маяке (Англия)
1859 Первая буровая скважина Дрейка на нефть (США)
Дю Мон выдвигает идею хронофотографического аппарата
Попытка использовать в судостроении сталь (первое
стальное судно «Айрис», США, 1877 г.)
Электрический аккумулятор Планте
1860 Вращающийся конвертер Бессемера
Электродвигатель Пачинотти с кольцеобразным якорем
Телефон Рейса
Гидравлический ковочный пресс Газвелла
Изобретена мясорубка
И. Ф. Александровский (Россия) изобретает торпеду с
пневматическим двигателем (также Дж. Луппис, Австрия,
1864 г., дальнейшее усовершенствование — Р. Уайтхед)
Газовый двигатель внутреннего сгорания Ленуара
Подводная лодка «Подводник» Буржуа и Брюна
387

Вильяме путем сухой перегонки каучука получает изопрен
1861 Регенеративная печь Сименса
Картечница Гатлинга
Швейная обувная машина (Маккей, США)
1862 Ротационная машина Гоэ
Первый станок-автомат — последовательная обработка,
заготовка-пруток, оператор, несколько инструментов
(США)
И. Ф. Александровский разработал проект подводной
лодки с механическим двигателем (Россия)
1863 Ротационная машина Булл ока
Первый нефтепровод на Огайо в США
Линолеум Уолтона
Метрополитен с паровой тягой (Лондон, электротяга с
1890 г.)
1864 Мартеновский способ производства литой стали в
регенеративной печи (Пьер Мартен, Франция)
Цилиндрический шлифовальный станок
Строится газовый двигатель внутреннего сгорания Н. А. От-
то (Германия)
И. Ф. Александровский сконструировал первую русскую
самодвижущуюся мину-торпеду, построенную в 1874 г.
Первый автомобиль Маркуса с бензиновым двигателем
Самодвижущаяся мина (торпеда) Уайтхеда с
пневматическим мотором
1865 Первый жилой дом из железобетона Уилкинсона
На «Невском железоделательном, механическом и
корабельном заводе» (теперь АОО «Невский завод», г. Санкт-
Петербург) изготовлен броненосец «Кремль». На заводе
до окончания XIX в. было построено около 200 кораблей,
пароходов, канонерских и подводных лодок
1866 Трансатлантический телеграфный кабель между Европой
и Америкой
Нефтепровод Гетча
Электрогенератор Вильде с электромагнитами и
возбуждением от магнитоэлектрической машины
Э. В. Сименс открывает принцип самовозбуждения
1867 Динамит и гремучертутныи капсюльный детонатор А.
Нобеля
Н. А. Отто строит ДВС на каменноугольном газе с
горизонтальным цилиндром (Германия)
Машина для печатания номеров Шоулза и Сулле
Патент Монье на кладки из железобетона
Велосипедное колесо с металлическими спицами Каупера
Динамо-машина Ледда с самовозбуждением
1868 Бассейн и трубы Монье из железобетона
Велосипед Тевенона с каучуковыми шинами
Братья Хайетт получают целлулоид
388

1869 Железобетонные плиты и перегородки Монье
Шарикоподшипники Сюрирея
Проекционный стробоскоп Брауна с дуговой
электрической лампой
Паровой мотоцикл (Франция), бензиновый — 1886 г.
(Германия, Г. Даймлер)
Гитгорф обнаруживает отклонение катодных лучей под
действием магнитного поля
Автоматический пневмотормоз для железнодорожных
составов Дж. Вестингауза (США)
1870 Велосипед с цепной передачей Лоусона
Построен первый российский паровоз. На «Невском заводе»
было изготовлено более 400 паровозов
Электрогенератор Грамма
Первые паровые колесные тракторы в США
1871 Наборная машина Гелли с автоматическим выравниванием
строк
Сухобромжелатиновый фотографический процесс Мэддокса
«Планофор» Пено — первая удачная модель летательного
аппарата тяжелее воздуха
1872 Идея Брайтона использовать бензин в качестве горючего
для двигателя внутреннего сгорания
ттнчало опытов Мюйбриджа в области моментальной
фотографии
Двухтактный газовый двигатель Бенца
Байер синтезирует фенолформальдегид
1873 Пишущая машинка Шоулза
Патент Монье на железобетонный мост
Электрическая лампочка накаливания Лодыгина с
угольной нитью
Фундаментальное сочинение Джеймса Максвелла
«Трактат об электричестве и магнетизме»
Паровой фуникулер (канатная дорога) фирмы «Отис» в
Сан-Франциско, действует до сих пор
Аммиачный рефрижератор Линде (Германия)
Открытие фотопроводимости (А. Г. Столетов, Россия)
Смит открывает явление внутреннего фотоэффекта
1874 Первая серийная пишущая машинка «Ремингтон»
Кристаллический детектор Брауна
1875 Второй автомобиль 3. Маркуса с бензиновым двигателем
1876 Телефон Г. Белла
1877 Микрофон Юза
Первая центральная телефонная станция в Нью-Хейвене
(США)
Четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания
Отто
Первый фонограф Т. А. Эдисона (США)
Роликовый фотоаппарат Варнерке с бромсеребряной
коллоидной лентой
389

Патент на ТВ-систему, использующую фотоэффект
1878 Томасовский способ производства литой стали
Электрическая свеча Яблочкова (Россия)
Железобетонные балки и шпалы Монье
Телефонный аппарат Т. А. Эдисона с индукционной
катушкой и микрофоном из прессованной сажи
Электрическая лампочка накаливания Сойера и Мана с
угольной нитью
Электрическая дуговая печь Э. В. Сименса
Проект фототелеграфа де Пайва с использованием
внутреннего фотоэффекта
1879 Электрическая лампочка накаливания Эдисона
Индукционный двигатель с вращающимися магнитными
полюсами Бейли
Подводная лодка С. К. Джевецкого с педальным
двигателем (Россия)
Бушарда синтезирует каучукоподобный продукт из
изопрена
Катодно-лучевая трубка Крукса
Первые опыты по передаче электрических сигналов без
проводов (Д. Э. Хьюз, Лондон, затем в 1894 г. — О. Лодж,
А. С. Попов в 1895 г. создает полностью работоспособную
систему связи, Г. Маркони — 1896 г., а Т. А. Эдисон
запатентовал электросвязь между судами в море в 1885 г.)
Электродвижение («Сименс и Гальске», Берлинская
выставка)
1880 Брошюра де Пайва «Электрическая телескопия» с первым
описанием телевизионного устройства
1881 Проект телектроскопа Сенлека
1882 Трансформатор Голяра и Гиббса с разомкнутой магнитной
системой
Центральная электростанция в Нью-Йорке
Марсель Депре осуществляет электропередачу между Мис-
бахом и Мюнхеном
Фотографическое ружье Марея
Электрический аккумулятор Фора
1883 Пулемет Максима
Паровая турбина Лаваля
Первый бензиновый двигатель внутреннего сгорания
Даймлера
Томас Эдисон наблюдает явление термоэлектронной
эмиссии
1884 Гидротурбина Пельтона
Гидравлический пресс Дж. Витворта для ковки слитков
Трансформатор братьев Гопкинсон с замкнутой
магнитной системой
Целлулоидные фотопластинки Карбута
Подводная лодка Джевецкого с электродвигателем
390

Подводная лодка Норденфельда с паровой машиной и
торпедным аппаратом
Электросварка (Н. Н. Бенардос, Россия)
Паровая турбина (Ч. Парсон, Англия)
Тилден получает изопрен путем разложения скипидара
Проект телевизионного устройства Нипкова с диском
построчной развертки
1885 Прокатный стан для изготовления бесшовных труб
братьев Меннесмановых
Многоступенчатая паровая турбина Парсона
Дери обосновывает параллельное подключение
трансформаторов
Марсель Депре осуществляет электропередачу между
Крейлем и Парижем
Электролитический способ получения алюминия Эру и
Холла из глинозема, растворенного в расплаве криолита
Автомобиль К. Бенца с бензиновым двигателем
Мотоцикл Даймлера
1886 Линотип Маргенталера
Хронофотографический аппарат Пренса с 16 объективами
и бумажной лентой, снабженной перфорациями
Генрих Герц открывает электромагнитные волны и
внешний фотоэффект
Автомобиль Даймлера с бензиновым двигателем
1887 Железобетонные конструкции Вайса с арматурой в
нижней зоне сечения
Граммофон Берлинера
Электромеханический табулятор Голлерита
1888 Пневматические шины Данлопа для велосипеда
Двухфазный электрогенератор и двухфазный
электродвигатель Теслы
«Оптический театр» Рейно
Моментальный шторный фотозатвор Аншютца
Хронофотографический аппарат Пренса с одним
объективом и бумажной лентой
Генератор с мгновенным парообразованием Серполле
Паровой трактор Бэтерома на гусеничном ходу
Фотоэлемент С. А. Ульянина с внутренним фотоэффектом
Столетов изучает явление внешнего фотоэффекта
1889 Паровая турбина Лаваля с расширяющимся соплом
Трехфазный асинхронный электродвигатель
Доливо-Добровольского с короткозамкнутым ротором
Трехфазный трансформатор Доливо-Добровольского с
радиальным расположением сердечников
Усовершенствованный фонограф Эдисона
Установка Чепмена для роторного бурения
Целлулоидная фотопленка Истмэна
Проекционный аппарат Пренса с одним объективом и
дуговой лампой
391

Первый гусеничный трактор России (Ф. А. Блинов)
Хронофотографический аппарат и ленточный проектор
Фризе-Грина со скачковым механизмом и
перфорированной целлулоидной пленкой
1890 j Арифмометр В. Т. Однера (Санкт-Петербург). В 1913 г. в
России работало уже 22 тыс. арифмометров Однера.
Модификация этого арифмометра выпускалась в СССР под
названием «Феликс»
Пишущая машинка Вагнера с видимым шрифтом
1891 Трехфазный трансформатор М. О. Доливо-Добровольского
с параллельным расположением сердечников в одной
плоскости
Линия электропередачи между Лауфеном и Франкфуртом
Карбюратор Банки
Когерер Бранли
Фирма «Левассор-Панар» выпустила «Панар» — первый
«настоящий» автомобиль
Съемная пневматическая шина для велосипеда Мишлена
Планер Лилиенталя «Дервитц», на котором стали впервые
возможны планирующие полеты
Кинетоскоп Эдисона
Хронофотографический аппарат Мурея с прерывистым
движением пленки
Брошюра Рудольфа Дизеля «Теория и конструкция
рационального теплового двигателя»
1892; Двигатель тяжелого топлива Р. Дизеля (Германия)
Построена и испытана П. Д. Кузьминским первая в мире
газовая турбина радиального типа с десятью ступенями
давления (Россия)
189^ «Турбиния» — первое судно с приводом от паровой
турбины Парсона
Киносъемочный аппарат Демени со скачковым
механизмом в виде «пальца»
Опыты Лоджа по обнаружению электромагнитных волн
при помощи когерера Бранли
Первая работающая модель двигателя Дизеля
Автомобиль К. Бенца «Велло»
Первые автомобильные гонки Париж—Руан
Эксперименты Ленарда с люминофорами
189^5 Киносъемочный аппарат и кинопроектор братьев Люмьер
со скачковым механизмом в виде грейфера. Кинотеатр
братьев Люмьер в Париже
Первый радиоприемник (грозоотметчик) А. С. Попова
Двигатель Дизеля
Съемная пневматическая шина для автомобиля Мишлена
Электронно-лучевая трубка Брауна с вертикальным
отклонением луча
1896 Граммофонная пластинка Берлинера из шеллака
392

Киносъемочные аппараты Контенсуза и Бюнцли со скач-
ковым механизмом в виде четырехлопастного
мальтийского креста
Радиотелеграфы А. С. Попова и Г. Маркони
Планер-биплан Шанюта
Антуан Беккерель открывает явление радиоактивности
солей урана
1897 Р. Томсон открывает электрон
А. С. Попов наблюдает отражение радиоволн от корпуса
корабля
1898 Радиоприемник Г. Маркони с джиггером
Проект телевизионного устройства Вольфке, передающего
сигналы с помощью радиотелеграфа
Телеграфон Паульсона
1899 Электростанция в Эльберфельде с паровыми турбинами
Парсона
Телефонный радиоприемник А. С. Попова
1900 Радиоприемное устройство Г. Маркони, позволяющее
вести одновременный прием от двух передающих станций
Планёр братьев Райт с устройством перекашивания
крыльев
Квантовая теория Планка
Изобретено «говорящее» кино (Румер; первая звуковая
картина «Певец джаза», 1928 г., США)
Изобретена электробритва (США, производство с 1931 г.)
Дирижабль (Ф. фон Цеппелин, Германия)
1901 Первая радиопередача Г. Маркони через Атлантический
океан
Фирма «Даймлер моторен» выпускает первый «мерседес»
Первый трактор с двигателем внутреннего сгорания Харта
и Парра
Второй планёр братьев Райт
Кондаков синтезирует каучук из диметилбутадиена
1902 Магнитный детектор Г. Маркони
Кондиционер (Карнер, США)
Магнето Боша для воспламенения газовой смеси в
двигателях внутреннего сгорания
Планёр братьев Райт с хвостовым оперением
Электронно-лучевая трубка Петровского с вертикальным
и горизонтальным отклонением луча
1903 Первый дизель-электроход «Вандал»
Щелочной аккумулятор Эдисона
Аэроплан братьев Райт «Флайер-1»
Электронно-лучевая трубка Венельта с регулируемой
интенсивностью электронного пучка
Работа К. Э. Циолковского «Исследование космических
пространств реактивными приборами»
1904 Первый теплоход «Сармат»
Аэроплан братьев Райт «Флайер-2»
393

Пылесос с ручным приводом
Двухэлектродная электронная лампа-диод Флеминга
(Англия)
1905 Аэроплан братьев Райт «Флайер-3»
Шестирукавная вакуумно-выдувная бутылочная машина
Оуэнса
Проект радара Хюльсмейера
Альберт Эйнштейн разрабатывает теорию фотоэффекта
1906 Газонаполненный фотоэлемент с внешним фотоэффектом
Дембера
Подводные крылья Энрико Форланини (Италия)
1907 Установлена регулярная радиосвязь между Европой и
Америкой
Начало серийного производства тракторов Харта и Парра
Аэроплан Вуазена «Фарман-1»
Трехэлектродная электронная лампа-триод Ли де Фореста
Электронно-лучевая трубка с растровой разверткой
Мандельштама
Проект электронно-механического телевидения Розинга
Четырехвинтовой вертолет Бреге и Рише
Беддекер открывает резкое увеличение проводимости
полупроводников при наличии в них примесей
Поль Корню (Франция) взлетает на вертолете на высоту 1 м
1908 Первый реверсный судовой дизель
Термитная сварка (Германия)
Дизельная подводная лодка И. Г. Бубнова «Минога»
Аэроплан братьев Райт «Райт-1»
Начало выпуска модели «Т» на автомобильном заводе
Генри Форда
Усовершенствованный табулятор Голлерита
Способ производства фенопластов Бакеланда из фенол-
формальдегидных смол
1909 Луи Блерио впервые перелетает на аэроплане через Ла-
Манш
Аэроплан Анри Фармана «Фарман-3»
Проект линейного корабля «Севастополь» (И. Г. Бубнов,
Россия)
1910 Усовершенствованный щелочной аккумулятор Эдисона
Трехэлектродная электронная лампа Либена
1911 Открытие сверхпроводимости Камерлинг-Онессом
Десятирукавная вакуумно-выдувная бутылочная машина
Оуэнса
Проект полностью электронной телевизионной системы
Суинтона
Летчик Гавотти (Италия, война с Турцией) сбросил
первую авиабомбу
В Лидсе и Брэдфорде (Англия) пущены троллейбусные
линии
394

Автомат-перекос Б. Н. Юрьева
Автоматический стабилизатор Сперри для самолета
1912 Первый океанский теплоход «Зеландия»
Первый гусеничный трактор фирмы «Холт»
Подводная лодка И. Г. Бубнова «Дельфин» (Россия)
1913 Крекинг-установка Бартона
Первый конвейер на предприятии Г. Форда
Ламповый генератор и радиотелефонный передатчик
Мейснера
Первая телефонная линия с электронными (триоды)
усилителями (США, между Нью-Йорком и Солт-Лейк-Сити,
4000 км)
1914 Синтез каучука из дивинила Мэтьюсом и Стренджем
Вертолет Мумфорда
Патент Роберта Годдарда на конструкцию
двухступенчатой ракеты
Изобретен электроутюг (США)
Г. Форд создает конвейерное производство моторов
(Детройт, США, 84 операции)
1915 Способ откачки электронных ламп Лэнгмюра и Гедэ
Первый английский танк «Маленький Вилли»
Начаты работы над гидролокатором (Франция)
Мередит Тринг (Англия) изобретает технические
средства, облегчающие участь инвалидов — движущееся кресло
и лестничный подъемник
1916 Английский танк «Большой Вилли»
Французские танки «Шнейдер» и «Рено»
Построен бесцентровый шлифовальный станок
1917 Немецкий танк A7V
1918 Русский радиоинженер М. А. Бонч-Бруевич создал триггер —
прибор с двумя устойчивыми состояниями
1919 Триггер Икклза и Джордана (Англия)
1920 Я. М. Гаккель (СССР) разрабатывает тепловоз (построен в
1924 г.)
1921 Жидкостный реактивный двигатель Годдарда
1922 М. А. Капелюшников, С. М. Волох и И. А. Корнеев (СССР)
создали турбобур
Тейлор и Томас Юнг наблюдают явление радиолокации
1923 Система электронного телевидения В. К. Зворыкина
(Россия)
Дженкинс осуществляет передачу неподвижного
изображения по радио из Вашингтона в Филадельфию
В Швеции выдан патент на адсорбционный
(бескомпрессорный) холодильник
1924 Вертолет Эмишена
Автоматическая линия изготовления блоков цилиндров
ДВС (фирма «Моррис моторе», Англия)
Г. Маркони строит радиостанцию (Англия) направленной
КВ-связи с Индией
395

1925 Дженкинс осуществляет первую телевизионную передачу
движущегося изображения
Первые регулярные телепередачи в Лондоне через
систему механического телевидения Д. Л. Бэрда
1926 ; Ракета Годдарда с жидкостным реактивным двигателем
1927 : С. А. Лебедев разрабатывает процесс производства
дивинила из этилового спирта (Россия)
Джон Л. Бэрд (США) записал изображение 30-строчного ТВ-
| кадра на звукозаписывающем устройстве (шеллачная
пластинка на 78 об/мин), 1956 г. — фирма «Ампекс» создала
видеомагнитофон с поперечным сканированием записи (пленка
шириной 5 см, скорость протягивания 19 см/с)
1928 Электронная лучевая трубка Дженкинса с накоплением
зарядов
! Б. П. Грабовский (СССР) получил электронное
изображение (рука жены) на ЭЛТ (1931 г. — В. К. Зворыкин, США,
патентует иконоскоп — первую передающую ТВ-трубку,
1936 г. — первые качественные ТВ-передачи Би-би-си,
Лондон, 1953 г. — цветное ТВ, США)
Г. Форд и «А. О. Смит энд К0» строят заводы-автоматы
по производству автомобильных рам (США)
1929 Кинескоп В. К. Зворыкина
I Фриц Пфлеймер (Германия) патентует магнитофонную
ленту современного типа (фирма «AEG» усовершенствует
и выпускает ее на рынок в 1935 г., в 1931 г. создана
система записи звука на стальную ленту, 1948 г. — фирма
«Коламбиа» (США) выпускает долгоиграющие пластинки
с частотой вращения 31/3 об/мин, 1958 г. —
стереофонические пластинки)
1930 Уиттл берет патент на конструкцию турбореактивного
двигателя
Отис Бартон и Уильям Биб погружаются у Бермудских
островов на батискафе до глубины 425 м (Англия)
Вертолет 1-ЭА Черемухина
Создание цветного (США) и стереоскопического (С. П.
Иванов, СССР)кино
193Г Построен первый Ленинградский опытный завод
синтетического каучука
Иконоскоп В. К. Зворыкина
1932 Дал первую продукцию Ярославский завод синтетическо-
I го каучука
Реактивный двигатель Ф. А. Цандлера (СССР)
I В СССР создан первый угольный комбайн
Ракета с гироскопическими рулями Годдарда
В СССР начаты работы по созданию радиолокационной
станции (РЛС) метрового диапазона
1933J Тейлор, Т. Юнг и Хайланд выдвигают идею радара
Первая советская жидкостная ракета «ГИРД-9» Королева
и Тихонравова
396

1934 Иконоскоп Круссера
Фредерик и Ирен Жолио-Кюри открывают искусственную
радиоактивность
1935 Создана радиолокационная станция метрового диапазона
дальнего обнаружения Уотсона—Ватта (Англия)
Пластиковая магнитофонная лента с магнитным
покрытием фирмы «AEG»
B.C. Мучник (СССР) разработал технологию гидродобычи
угля
1936 Начало регулярного телевизионного вещания в
Великобритании и США
Охайн берет патент на свою модель турбореактивного
двигателя
Вертолет FW-61 Фокке
1937 Первый турбореактивный двигатель «U» Уиттла
Создание отечественного танка Т-34 М. И. Кошкиным
Говард Г. Айкен (США) начинает эксперименты по
созданию дискретной ЭВМ на ЭМ-реле
В СССР проходят испытания первых катеров на
воздушной подушке (СВП)
1938 Начало регулярного телевизионного вещания в Германии
и СССР
А. П. Островский и И. В. Александров (СССР) изобретают
электробур
Фирма «Дюпон де Немур» (США) начинает массовое
производство синтетического материала — нейлона
В США создана радиолокационная станция XAF
В Великобритании впервые создана система
противовоздушной обороны с использованием сети радарных станций
Ган и Штрассман открывают деление ядер урана
Турбореактивный двигатель HeS-178 Охайна
Вертолет 11-ЭА Братухина
Релейная ЭВМ «Цузе Z1»
1939 В Великобритании создана радиолокационная станция
CHL для дальнего обнаружения низколетящих самолетов
и надводных кораблей
Первый в истории турбореактивный самолет Не-178
П. Л. Капица создает холодильную машину низкого
давления (5 атм), что более чем в 20 раз снижает затраты на
получение жидкого кислорода по циклу Линде
Синтезирован первый пестицид ДДТ (Германия)
В Бирмингемском университете (Англия) изобретен
многорезонансный магнетрон — СВЧ-прибор, ставший
основной РЛС сантиметрового и дециметрового диапазонов
Вертолет S-46 Сикорского
Релейная ЭВМ «Цузе Z2»
1940 В Великобритании создана портативная
радиолокационная станция AI, размещаемая на борту самолета-истребителя
397

Точечный германиевый диод
Мюллер и Андрианов синтезируют силиконовую
пластмассу
1941 Турбореактивный двигатель HeS-8 Охайна
Германский турбореактивный самолет He-280V
Английский турбореактивный самолет «Глосте» G 40
Фирма «Броун-Бовери» строит для швейцарских
федеральных железных дорог первый газотрубопровод (2200 л. с,
КПД 18%)
Вертолет FA-223 Фокке
Релейная ЭВМ «Цузе Z3» с программным управлением,
созданная Конради Цузе
1942 В Чикагском университете запущен первый ядерный
реактор. Под руководством Э. Ферми осуществлена
управляемая ядерная реакция в первом ядерном реакторе
Юри и Даннинг разработали газодиффузионный метод
обогащения урана
Немецкий турбореактивный истребитель Ме-262
Американский турбореактивный самолет Р-59 А «Эрко-
мет»
Вертолет S-47 Сикорского
Первая ЭВМ на электронных лампах Атанасова
Первая баллистическая ракета «Фау-2» Брауна и Риделя
1943 Лоуренс разработал электромагнитный способ обогащения
урана
Английский турбореактивный истребитель Глостер G41
«Метеор»
Вертолет XR-5 Сикорского
Разработан и испытан акваланг — воздушный аппарат
для дыхания под водой (Жак-Ив Кусто, Эмиль Ганьян,
Франция)
Созданы новые сельхозорудия — свеклоуборочный и
картофелеуборочный комбайны, картофелесажалки (Англия)
Использование радиорелейной связи (Германия — район
Курской битвы)
Массовое производство в США судов водоизмещением
10 тыс. т (за три года — 3876 судов, или 25 —
еженедельно)
1944 Американский турбореактивный истребитель Локхид F-80
«Шутинг Стар»
Вертолет S-49 Сикорского
Релейная вычислительная машина «Марк-1» Айкена
1945 В США создана и испытана первая атомная бомба
Атомная бомбардировка японских городов Хиросимы и
Нагасаки
Советский турбореактивный истребитель «Як-15»
1946 Двухвинтовой вертолет «Г-3» Братухина
Вертолет S-51 Сикорского
398

ЭВМ ENIAC Маугли и Эккерта
В СССР осуществлена первая цепная реакция на опытном
ядерном реакторе
1947 Советский турбореактивный истребитель «МиГ-15»
Соосный вертолет «Ка-8» Камова
Релейная ЭВМ «Марк-2» Айкена
1948 ЭВМ с хранимой программой «Марк-1» Килбурна и Виль-
ямса
Транзистор (У. Шокли, Дж. Бардин и У. Браттейн, США)
Советская баллистическая ракета «Р-1» С. П. Королева и
В. П. Глушко
1949 Вертолет S-55 «Чикаго» Сикорского
В СССР испытана атомная бомба
1950 Советская баллистическая ракета «Р-2» Королева и
Глушко с несущим баком и отделяющейся боевой головкой
1951 Первый советский серийный вертолет «Ми-1» Миля
ЭВМ МЭСМ Лебедева
ЭВМ UNIVAC-1 Маугли и Эккерта
Память на магнитных сердечниках Форрестера для ЭВМ
Уильям Шокли запатентовал плоскостной транзистор
Американская баллистическая ракета «Викинг», созданная
под руководством Брауна
1952 Первая промышленная ЭВМ фирмы «IBM» — IBM-701
Первые примесные германиевые транзисторы
Американская баллистическая ракета «Редстоун»,
созданная под руководством Брауна
1953 Советская баллистическая ракета «Р-5» Королева и Глушко
Цинглер изобретает каталитический способ производства
полиэтилена
1954 Вертолет S-58 «Сибэт» Сикорского
В СССР пущена первая в мире атомная электростанция
(в Обнинске)
Квантовый генератор Басова—Прохорова и мазер Таунса
Первая подводная лодка с ядерной энергоустановкой
(«Наутилус», США)
1955 Сплавно-диффузионный германиевый транзистор фирмы
«Белл систем»
Непрерывная разливка стали (СССР, «Красное Сормово»),
в настоящее время является обязательным элементом
металлургического процесса во всем мире
1956 Американская четырехступенчатая баллистическая ракета
«Юпитер-С»
1957 Советская межконтинентальная баллистическая ракета «Р-7»
Королева и Глушко
В СССР осуществлен запуск первого в истории
искусственного спутника Земли (ИСЗ) « Спутник-1»
В СССР осуществлен запуск ИСЗ «Спутник-2» с собакой
Лайкой на борту
399

1958 j В СССР осуществлен запуск космической автоматической
научной станции « Спутник-3»
Первый американский ИСЗ «Эксплорер-1»
Первая интегральная схема Килби. Начало
микроэлектроники
Появились первые ЭВМ второго поколения на
транзисторах
Твердотельный лазер Т. Меймана на рубидиевой основе
Газовый лазер Джавана на гелий-неоновой основе
В СССР осуществлен первый запуск космического
корабля «Восток» в автоматическом режиме
Первый в истории пилотируемый космический полет
советского космонавта Юрия Гагарина на космическом
корабле « Восток-1»
Автоматически действующий манипулятор Эрнста («рука
Эрнста»)
Первая экспериментальная ЭВМ третьего поколения
В СССР запущен первый спутник серии «Космос»
Полупроводниковый лазер Басова, Крохина и Попова
(СССР)
Матрицы памяти для запоминающих устройств ЭВМ
фирмы «RCA» в интегральном исполнении
Первый орбитальный космический полет американского
астронавта Джона Глена на космическом корабле «Мерку-
рий-6»
Первые промышленные роботы: «Версатран» фирмы «АМФ
Версатран» и «Юнимейт» фирмы «Юнимейшн Инкор-
порейтед»
Фирма «IBM» начинает выпуск
электронно-вычислительных машин IBM-360 на интегральных микросхемах
Роторный ДВС системы Ванкеля (Германия) установлен
на серийный легковой автомобиль
В СССР получен изопреновый синтетический каучук
Статья Као и Хокэма, в которой изложена идея волоконно-
оптической системы связи
В Станфордском университете (США) создан первый
адаптивный робот второго поколения «Шейки»
В США создана территориальная компьютерная
информационная сеть APRANET
Нил Армстронг и Элвин Олдрин 16 июля высадились на
Луне (США)
Световоды фирмы «Корнинг Гласе»: первая
оптико-волоконная система связи, пригодная для передачи светового
сигнала на большие расстояния
Успешные эксперименты с «лазерными дисками» —
прототипами компакт-дисков (фирма «Филипс»)
Фирма «Интел» создает первый микропроцессор для
калькулятора i4004

Советская орбитальная космическая станция «Салют»
1973 Американская орбитальная космическая станция «Скай-
лэб»
1974 Фирмой «Digital Research» разработана операционная
система СР/М, положившая начало созданию операционных
систем для персональных 8-разрядных компьютеров
1975 Создание персонального компьютера (ПЭВМ) в США
1976 Городская цифровая волоконно-оптическая телефонная
система связи в Атланте и Джорджии
Первые ЭВМ четвертого поколения «Крей-1» и «Крей-2»
на больших интегральных микросхемах
Первый персональный компьютер «Эппл» Джобса и Воз-
няка
1979 Фирма «Intel» создает микропроцессор i8088 для
персональных компьютеров
1980 Строится самый протяженный (36 км) подводный туннель —
от о. Хонсю до о. Хоккайдо
1981 Фирма «IBM» выпускает свой первый персональный
компьютер IBM PC на базе микропроцессора i8088
Фирма «Microsoft» разрабатывает операционную систему
MS-DOS для 16-разрядных компьютеров
1983 Персональный компьютер IBM PC/XT фирмы «IBM»
В США создана территориальная компьютерная
информационная сеть Internet
1986 В США создана территориальная высокоскоростная
компьютерная информационная сеть NSFNET, послужившая
базой для глобальной международной компьютерной сети
Интернет
В последующие годы не только созданы технические новинки
(совершенная аудиовизуальная техника, в том числе
индивидуального пользования, персональные ЭВМ новых поколений и т. д.),
но и возникли новые направления технического прогресса, такие,
например,как:
нанотехнология (программный синтез физических объектов и
продуктов на основе управления молекулярными процессами);
биотика (программный синтез биоподобных структур, полностью
исполняющих функции электроники);
теплоника (управляющая техника, использующая в качестве
носителя сообщений тепловые сигналы);
пневмоника (то же самое, но с использованием эффектов газовой
среды);
элионика (жидкокристаллические технологии);
ВЧ-телевидение (с четкостью изображения, эквивалентной
тысячам строк);
телефакс, компьютеризация ДВС, спутниковая связь и навигация
и пр.

ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
Агрикола Г. 92,111
Адер К. 198
Александр III 110
Алексеев Р. Е. 247
Алехнович Г. Ф. 199
Альгазен 63
Альтенек Ф. 158
Аменемхет I 49
Амосов П. П. 132
Ампер А-М. 149, 156
Амундсен Р. 195
Анаксимандр 60
Анаксимен 60
Андрущенко Е. П. 129
Араго Д. Ф. 156
Аренков А. Б. 359
Аристотель 60, 61, 63
Аркрайт Р. 98, 112
Армстронг Н. 239
Артамонов Е. М. 183
Архимед 55-62
Афанасьев Н. И. 129
Багратион П. Р. 154, 155
Баженов В. И. 272
Байков А. А. 11
Балакшин Б. С. 349
Бану Муса 63
Бардин И. П. 11
Барлоу U. 157, 158
Батищев А. Р. 100, 111, 319,
328
Батищев Я. Т. 345
Батюшков К. Н. 272
Бекетов Н. Н. 134
Беккерель А. 240
Белл А. Г. 174
Белл П. 136
Беляев П. И. 238
Бенц К. 143, 183, 185, 186
Барге Л. 199
Берд Д. Л. 351
Берлинер Э. 178,180
Бернадос Н. Н. 283, 285-28L
303
402
Бертье П. 131
Берцелиус И. Я. 241
Бессемер Г. 132
Бессон Ж. 92
Бетанкур А. 130, 135
Бирингучио В. 333
Блерио Л. 198
Блинов Ф. А. 189
Блэк Д. 140
Бодмер И. Г. 346
Болле А. 186
Бор Н. 242
Борда Ж. Ш. 107, 128
Ботин И. 100
Бранка Д. 146
Брауде Г. В. 182
Бреге Л. 199
Брике А. А. 351
Бромлей, братья 351
Бруннер, братья 109
Бунзен Р. 153, 158
Бэббидж Ч. 225
Бэкон Р. 76, 83
Бэрд Д. Л. 181
Вакансон Ж. 100, 136
Баланс Р. 135
Ван-де-Грааф 152
Васильев А. А. 199
Велер Ф. 134
Вернье П. 110
Вилькинсон Д. 329
Вильсон Ч. 242
Витворт Д. 138
Витрувий М. 60, 61, 85
Вокансон Жак 100, 136
Вокс Д. 123
Волков В. 240
Вольта А. 149, 152, 153
Воронихин А. Н. 272
Всеволод (князь) 110
Вышнеградский И. А. 213
Гавриленко Я. Л. 348
Гагарин Ю. А. 235

Гадолин А. В. 351
Гаккель Я. М. 199, 216
Галилей Г. 16, 80, 191
Гальвани Л. 152
Гамель И. X. 100
Гамулецкий А. М. 230
Ган О. 242
Ган Ф. 225
Гатнер Э. 225
Гауксби Ф. 152
Гебер 62
Гейзенберг В. 242
Гельмгольц Г. 149
Гемфри Д. 156
Генрих 1 106
Гераклит Эфесский 60
Герберт Орийянский 78
Герон Александрийский 53,
63, 113, 146
Герхард Брюссельский 67, 68
Герц Г. 176
Гестнер Ф. 123, 124
Гефер X. 242
Гиерон 55, 57
Гильберт У. 150
Глазьев С. Ю. 369
Гленн Д. 238
Глиаков Р. 98
Голубицкий П. М. 175
Гомер 248
Гоор 326
Готье 315
Горанский Г. К. 355
Грене 153, 154
Григорович Д. П. 199
Григорьев А. 314
Григорянц А. Г. 360
Грамм 3. 158,160
Гросс Л. 243
Грувер М. 355
Гутенберг И. 84
Гюйгенс X. 80, 141
Гюккель Л. М. 199
Даймлер Г. 143, 183
Данилевский В. В. 10, 11
Даниэль Д. 153, 154
Д'Арланд 192
Де Аббанан Ж. 126
Де Ко 112
Дебьюер А. 241
Деламор Ж. 108
Демидовы А. и П. 101
Демокрит 60, 61
Депре М. 161
аль-Джари 63
Джабир 62
Джонсон 109
Дифе Ш. 150
Дидро Д. 324
Дизель Р. 144
ДирД. 135
Добровольских Г. 240
Доливо-Добровольский М. 0.149,
158, 161, 162
Дроз П. и А. 229
Дульчевский Д. А. 294
Дэви Г. 156
Дю Фор Ф. 131
Евклид 60, 61
Егоров П. Е. 272, 293
Екатерина II 102
Екимов В. П. 330, 331
Ефимов М. Н. 199
Жан Марин-старший 341
Жиффар А. 193
Жоссель 348
Жуковский Н. Е. 199
Загрижский Д. А. 189
Залесов П. М. 146
Захава Т. 350
Зворыкин В. К. 182
Зворыкин К. А. 348, 351
Зиммерс Э. 355
Золотых Б. Н. 359
Зуев И. В. 359
Ибн аль-Хасам 63
Иван Грозный 95, 110, 328
Изгоров Л. И. 350
Каарио Т. 246
Кабанов В. Н. 359
Казаков А. 272
Казелли 173
403

Калинин К. А. 216
Канторович Л. В. 227
Као 246
Капустин Н. М. 355
Кардано Д. 92, 111
Карл Великий 65
Карно С. 119
Картрайт Э. 97,112
Катаев СИ. 182
Каупер Э. А. 131
Кафтанов СВ. 11
Кей Д. 97
Кемпер Г. 247
Кертис Ч. 147
аль-Кинди 63
Кирхгоф Г. 149
Клапейрон Б. 119
Клапрот М. Г. 241
Кларинваль 348
Клаузиус Р. 119
Клейст 152
Клиссон П. Э. 168
Клодт П. К. 330
Кокилье 348
Колло М. 324
Колычев Ф. С. (игумен
Филипп) 95
Кондорес 107
Корню К. 199
Корт Г. 131, 132
Костич И. С. 143
Кошкин Л. Н. 356
Краузе Ф. Л. 355
Крикутный А. 192
Кромптон С. 97, 112
Крузенштерн И. Ф. 192
Крукс У. 242
Ктесибий 54, 61
Кувре 139
Кузнецов-Жеинский Е. Г. 101,
111
Кузьминский П. П. 142
Кулибин И. П. 80, 102-104,
111, 170,183, 185, 342, 345
Курчатов И. В. 244
Кюньо Н.-Ж. 119, 185
Кюри П. 241
Лаваль К. 146, 147
Лагранж Ж. Л. 107
Лазоренко Б. Р. и Н. И. 359
Лактации 55
Лангек Э. 142
Лануа X. М 135, 201
Лаплас П. С 107
Лачинов Д. А. 161
Лебедев В. А. 187
Лебедев С. А. 226
Леберич Н. И. 315
Лебон Ф. 141
Лекланше Ж. 154, 155
Ленин В. И. 199
Ленуар Э. 142
Ленц Э. X. 159
Леонардо да Винчи 88-90, 92,
111, 113, 191, 201, 339, 343
Леонов П. А. 238
Леонтьев И. Е. 129
Леопольд Я. 135
Лесков Н. С. 260
Лилиенталь О. 195, 197,198
Лихачев И. А. 187,297
Лодыгин А. Н. 164, 166, 167
Ломоносов М. В. 151, 191,
342, 345
Лонгеншпергер Г. 186
Лопатин А. 139
Лукреций Т. К. 81
Луцкий Б. Л. 187
Люссар Ж-Л. 164
Магеллан Ф. 124
Майкельсон А. 109
Майкл, отец и сын 136
Майтнер Л. 242
Макдивитт Д. 238
Максвелл Д. К. 175, 213
Максим X. 198
Максимов Г. А. 283
Малов В. С. 208
Мамин Я. В. 189, 190
Маркони Г. 177
Маркс К. 112, 118
Маркус 3. 183, 185
Мартен Э. и П. 133
Маткевич В. Ф. 10
404

Маттен 109
Маугли Д. У. 226
Межен П. 108
Мейтнер Л. 242
Мельцер Р. Ф. 276
Менделеев Д. И. 111, 192, 331
Менье Ж. 193
Мерцалов А. 272
Миклухо-Маклай Н. Н. 178
Минкар Ж. 100
Митрофанов СП. 355
Модели Г. 136, 343
Можайский А. Ф. 145, 197,
198
Мозли Г. 242
Монгольфье Ж. и Э. 192
Монж Г. 107, 135
Мономах В. 64
Морзе С. 171, 173
Морозов И. И. 359
Моторин И. 314
Мстиславец П. 85
Мушенбрук П. 152
Мюшет Р. 259
Наполеон Бонапарт 170
Нартов А. А. 99
Нартов А. К. 98, 99, 135, 341,
343
Непер Д. 225
Несмит Д. 134, 138, 345, 346
Нестеров П. Н. 199
Николаев В. Н. 168
Николай I 124
Нилсон Д. 131
Нипоков П. 181
Нобель Э. 145
Нобили Л. 156
Нониус П. ПО
Норт С. 340, 346
Ньюкомен Т. 112, 114-116,
140
Ньютон И. 16, 140, 191
Обер А. Л. 315
Однер В. Т. 225
Огль Г. 135
Олдрин Э. 239
Ом Г. 149
Оппенгеймер Р. 243
Ориянский Г. 78
Отто Г. 150
Отто Н. 142, 143
Папен Д. 112, 113, 114, 141,
342
Паскаль Б. 191, 225
Пастухов В. 101
Патон Е. О. 294
Патэ Э. и Ш. 178
Паульсен В. 180
Пацаев В. 240
Пачинотти А. 158, 160
Пеккер О. 186
Перегин П. 81
Перский К. Д. 182
Перфильев И. 124
Перье, братья 134
Петр I 98, ПО,124, 311, 324
Петров В. В. 153, 166, 286
Петров Ю. Н. 359
Пикси И. 157
Пироцкий Ф. А. 162, 163
Пирсон Ч. 148
Пифагор 60, 63, 104
Планте Г. 154, 155
Платов А. 260
Платон 60, 63
Плиний 81
Поггендорф И. К. 156
Подураев В. Н. 359, 361
Ползунов И. И. 112, 115-117,
342, 345
Поликрат 49
Попилов Л. Я. 359
Попов А. С. 176, 177, 202
Попов Н. Е. 199
Порошин А. П. 115
Птолемей 60
Пфеумлер Ф. 186
ар-Рази 63
Райт, братья 197
Рамелли А. 92
Раннекен 95
Растрелли К. Б. 272, 323, 330
Рато О. 147
Резерфорд Э. 242
405

Рейпольдс P. 123
Рентген В. К. 240
Ринальди А. 272
Рихман Г. В. 151
Робер М. 192
Роберте Р. 136, 345
Розинг Б. Л. 182
Розье П. 192
Романов И. В. 164
Росинский Б. И. 199
Росси К. И. 272
де Рош Б. 142
Рыкалин Н. Н. 359
Садди Ф. 242
Саймингтон У. 126
Самойлин Ф. 315
Свендлиус С. 107
Севери Т. 112, ИЗ, 140, 342
Седынин Ф. В. 359
Сент-Клер Девиль А-Э. 134
Сидоров М. В. 100, 341
Сикорский И. И. 197, 199
Сименс В. и Ф. 133
Сименс Э. В. 160
Складовская-Кюри М. 240
Скотт Л. 177
Скуратов И. 95
Славянов Н. Г. 288-290, 303
Слесарев В. А. 199
Смит Д. 125
Смитон М. 342
Смоленцев В. П. 360
Собакин Л. Ф. 104
Содди Ф. 242
Соколовский А. П. 349
Соловьев А. 315
Спеир X. 210
Спенсер X. 351
Старухин М. 124
Стасов В. П. 272
Стендлиус С. 107
Стефан Г. 150
Стефенсон Д. 120, 121
Стодола А. 213
Стред У. 225
Строуджер А. Б. 175
Сфорца Л. 89
Таренский А. 191
Тепляков Н. 315
Тиме И. А. 348
Тимофеев П. В. 182
Томас С. Д. 133
Томсон У. 119, 149
Томсон Р. 186
Торричелли Э. 191
Тревитик Р. 119-121
Треска 109
Трусов Г. М. 114
Туполев А. Н. 216
Уайт Д. 97
Уайт Э. 238
Уальд Г. 159
Уатт Д. 110, 112, 117-119,
140
Углов А. А. 359
Уилкинсон Д. 131, 342
Уинтворт Д. 346
Уитни Э. 340, 345, 346
Усачев Я. Г. 348, 351
Уточкин С. И. 199
Уфимов А. Г. 144
Фалес Малесский 60
Фалис К. 242
Фальконе Э. М. 324, 325
Фарадей М. 149,157, 158,
175
Фарман А. 198
Федор Алексеевич (царь) 110
Федоров И. 85
Фельтен Ю. М. 272
Феодор 49
Фербер Ф. 198
Фергусон 104
Ферми Э. 243
Фитч Д. 126
Флавио 82
Фокс Д. 137
Форд Г. 185, 186, 346
Франклин Б. 151
Фрезе П. А. 185, 186
Фриш О. 242
Фролов К. Д. 95-97, 111
Фролов П. К. 119
Фултон Р. 126
406

Фьораванти 311
Хайлов 326
Харгривс Д. 97, 112
ибн Хаян Д. 62
Хокс Б. 355
Хокэма 246
аль-Хурасани 63
Цветков В. Д. 355
Целли 147
Цеппелин Ф. 195
Чапек К. 229
Чаплыгин С. А. 199
Чедвик Ч. 242
Черепановы Е. А. и М. Е. 122,
123, 350
Чернов Д. К. 329, 331
Чернышевский А. А. 183
Чиколев В. Н. 166
Челигуев Б. Е. 355
Чохов А. 311,313
Шамшуренков Л. Л. 183
Шапп К. 170
Шарапов К. А. 187
Шарль Ж. 192
Шателен М. А. 10
Шварц Б. 83
Шведов В. С. 129
Швейгер И. 156
Швецов Ф. И. 131
Шепард А. 235
Шиллинг П. Л. 171
Шлаковский А. И. 166
Шмаков П. В. 182
Шпур Г. 355
Штриссман Ф. 242
Шуман Э. П. 135
Эванс О. 134, 136
Эдисон Т. А. 154, 155, 158,
160, 164, 167, 174, 177
Эйнштейн А. 242
Эйлер Л. 135, 192
Эккерт Д. П. 226
Энгельмастер Д. К. 10
Энгельс Ф. 139
Энгельсон Ф. А. 276
Энегельке У. Д. 355
Эпикур 60, 61
Эпинус Ф. 152
Эрсмон Б. 324
Эрстед X. К. 149, 156
Этьен 134
Юнг Т. 177
Юрьев Б. Н. 199, 201
Яблочков П. Н. 164, 166, 287
Якоби Б. С. 109, 153, 155,
158, 159, 173, 345
Яковлев Е. А. 143, 185, 186
Янковский Н. И 129

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агрикола Г. О горном деле и металлургии в двенадцати книгах. М.:
Изд. АН СССР, 1962. 599 с.
2. Антрушин А. Рассказы о русской технике. Л.: Молодая гвардия,
1950. 189 с.
3. Афанасьев Ю. Н., Воронков Ю. С, Кувшинов С. В. История науки и
техники: Конспект лекций. М.: Рос. гос. гуманит. ун-т, 1998. 267 с.
4. Афанасьев Ю. Н., Воронков Ю. С, Кувшинов С. В. История науки и
техники: Учебно-методический комплекс. М.: Рос. гос. гуманит. ун-т,
1998. 86 с.
5. Багинская Л. Н. Н. Г. Славянов — выдающийся изобретатель в
области сварки и электротехнологии// Развитие электродуговой сварки
и резки металлов в СССР. Киев, 1982. С. 44-50.
6. Беккерт М. Железо: Факты и легенды. М.: Металлургия, 1984. 232 с.
7. Боголюбов А. Н. Механика в истории человечества. М.: Наука, 1978.
150 с.
8. Боголюбов А. Н. Творение рук человеческих: Естественная история
машин. М.: Знание, 1986. 176 с.
9. Бородулин А. Л., Каштанов Ю. Е. Армия Петра I: Энциклопедия
техники. М.: Техника — молодежи, 1994. 64 с.
10. Бронников И. Л. Страницы истории техники. Брянск, 1995. 146 с.
11. Виргинский В. С. Замечательные русские изобретатели Фроловы.
М.: Машгиз, 1950. 150 с.
12. Виргинский В. С. Творцы новой техники в крепостной России. М.:
Просвещение, 1957. 366 с.
13. Виргинский В. С. Очерки истории науки и техники XVI-XIX вв.
М.: Просвещение, 1984. 287 с.
14. Виргинский В. С, Хотеенков В. Ф. Очерки истории науки и
техники 1870-1917 гг. М.: Просвещение, 1988. 304 с.
15. Виргинский В. С, Хотеенков В. Ф. Очерки истории науки и
техники с древнейших времен до середины XV в. М.: Просвещение, 1993. 288 с.
16. Глазьев С. Ю. Экономическая теория технического развития. М.:
Наука, 1990. 315 с.
17. Гумилевский Л. Русские инженеры. М.: Молодая гвардия, 1947.
445 с.
18. Гуревич Ю. Г. Загадка булатного узора. М.: Знание, 1985. 192 с.
19. Тутов Л. А., Никитин М. К. Справочник по художественной
обработке металлов. СПб.: Политика, 1994. 435 с.
20. Данилевский В. В. Нартов. М.: Молодая гвардия, 1960. 173 с.
21. Данилевский В. В. Русская техника. Л.: Газетно-журн. изд-во, 1948.
546 с.
22. Данилевский В. В. Творец паровой машины И. П. Ползунов. М.:
Молодая гвардия, 1969. 166 с.
23. Дурнев В. Д., Сапунов С. В., Федюкин В. К. Товароведение
промышленных материалов: Учебник. М.: Информационно-издательский дом
«Филинъ», Рилант, 2002. 556 с.
24. Дятчин Н. И. История развития техники. Барнаул: АлтГТУ, 1999. 57 с.
25. Загорский Ф. М. Андрей Константинович Нартов. 1693-1756. Л.:
Наука, 1969. 165 с.
408

26. Загорский Ф. М., Загорский Н. М. Генри Модели. 1771-1831. М.:
Наука, 1981. 200 с.
27. Зайцев Г. Н. Производственный и технологический процессы в
машиностроении: Учеб.-метод, пособие. СПб.: СПбГИЭА, 2000. 37 с.
28. Зайцев Г. Н., Федюкин В. К. История техники и технологий: Учеб.
пособие. СПб.: СПбГИЭУ, 2002. 214 с.
29. История винтовки от пищали до автомата: Энциклопедия техники/
И. А. Комаров, С. Е. Плотников, Е. В. Тихомирова и др. М.: Техника
молодежи, 1993. 64 с.
30. История механики в России. Киев.: Наукова думка, 1987. 392 с.
31. История развития науки и техники в России. М.: Рос. заоч. ин-т
текст, и легк. промышленности, 1995. 109 с.
32. История развития технологии машиностроения. Воронеж: ВГТУ,
1999. 151 с.
33. Кафели И. Ф. История науки и техники: Учеб. пособие. СПб.:
БГГУ, 1995. 170 с.
34. Кириллин В. А. Страницы истории науки и техники. М.: Наука,
1986. 511 с.
35. Конфедератов И. Я. Иван Иванович Ползунов. М.; Л.: Госэнерго-
издат, 1951. 205 с.
36. Корниенко А. Н. Н. Н. Бенардос — автор способа дуговой сварки //
Сварочное производство. 1981. №4. С. 3-6.
37. Крепостные изобретатели. Свердловск: Свердловское областное
изд-во, 1936. 136 с.
38. Кузнецов Е. В. Послушный металл. М.: Металлургия, 1988. 144 с.
39. Кулинский А. Н. Русское холодное оружие военных, морских и
гражданских чинов 1800-1917 годов. СПб.: МАГИК-ПРЕСС, 1994. 184 с.
40. Лебедев М. Биография токарного станка//Техника молодежи, 1951.
№ 3. С. 23-26; № 4. С. 23-26.
41. Левин М. А., Ильин В. Е. Современные истребители:
Энциклопедия техники. М.: Хоббикнига, 1994. 288 с.
42. Л яликов А. П. Методы инженерной деятельности (основы
технического творчества): Уч.-метод, пособие для студенотов технических вузов.
СПб.: Издательский центр СПбГМТУ, 1996. 212 с.
43. Магницкий О. Н., Пирайнен В. Ю. Художественное литье:
Учебник. СПб.: Политехника, 1996. 231 с.
44. Макаров А. Н. Основы истории механики и техники.
Магнитогорск: ИЦ МГТУ, 2003. 189 с.
45. Малишевский И. Ю. Рассказы о Патоне. Киев: Днипро, 1990. 491 с.
46. Мариенбах Л. М., Маилов А. А. Из истории литейного
производства в России и СССР//Литейное производство. 1976. № 4. С. 24-26.
47. Маслов Е. Н. Очерки по истории науки о резании металлов в СССР.
М.: Машгиз, 1951. 272 с.
48. Мелещенко Ю. С. Техника и закономерности ее развития. Л.: Лен-
издат, 1970. 247 с.
49. Мелуа А. И. Инженеры Санкт-Петербурга: Энциклопедия. СПб.,
М.: Изд-во Международного фонда истории науки, 1996. 816 с.
50. Мир художественного литья: История технологии/Н. И. Бех,
В. А. Васильев, Э. Ч. Гини и др. М.: Металлург, 1997. 272 с.
51. Миронов В. Б. Техника и человек: Историко-культурный аспект.
М.: Молодая гвардия, 1988. 180 с.
52. Моран А. История декоративно-прикладного искусства. М.:
Искусство, 1982. 567 с.
409

53. Мусский С. А. 100 великих чудес техники. М.: Вече, 2002. 432 с.
54. Навроцкий А. Г. Кузнечное ремесло. М.: Машиностроение, 1988
192 с.
55. Немировский Е. Л. Андрей Чохов. 1545-1679. М.: Наука, 1982. 1(1)9 с.
56. Орлов В. Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобрете
ния. М.: Знание, 1964. 348 с.
57. Охрименко Я. М. Технология кузнечно-штамповочного
производства: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиносрро
ение, 1976. 560 с.
58. Петриченко А. М. Искусство литья. М.: Знание, 1975. 160 с.
59. Петров Ю. П. История и философия науки. Математика, выкис
лительная техника, информатика. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 448 с.
60. Позднее А. Творцы отечественного оружия. М.: Военное изд-во МО,
1955. 540 с.
61. Полный энциклопедический справочник. М.: Русское
энциклопедическое товарищество, 2002. 928 с.
62. Полячек Н. Г., Соболева Н. П., Цветкова М. А. Ювелирное
искусство народов России. Л.: Художник РСФСР, 1974. 350 с.
63. РаскинА. М. Иван Петрович Кулибин. 1735-1816. М.; Л.: Иад-во
АН СССР, 1962. 20 с.
64. Рубцов Н. П. Выдающийся литейщик Иван Моторин // Литейное
производство. 1951. № 7. С. 23-26.
65. Рубцов Н. Н. Знаменитый литеец — Андрей Чохов // Литейное
производство. 1951. № 4. С. 22-25.
66. Рубцов Н. П. История литейного производства в СССР. Ч. 1. М.;
Л.: Машгиз, 1947. 276 с.
67. Рыжов К. В. 100 великих изобретений. М.: Вече, 2002. 528 с.
68. Самин Д. К. 100 великих научных открытий. М.: Вече, 2002. 430 с.
69. Самин Д. К. 100 великих ученых. М.: Вече, 2002. 592 с.
70. Сварка в СССР. Т.1: Развитие сварочной техники и науки о свгрке:
Технологические процессы, сварочные материалы и оборудование. М.:
Наука, 1981. 535 с.
71. Семенов С. А,, Коробкова Г. Ф. Технология древнейших производств.
Мезолит — энеолит. Л.: Наука, 1983. 253 с.
72. Техническая энциклопедия: В 26 т/ Гл. ред. Л.К. Мартене М.:
АО «Советская энциклопедия», 1927.
73. Тихомирова Е. Оружие коллекции Петра I. Энциклопедия
техники. М.: Техника — молодежи, 1995. 143 с.
74. Федюкин В. К. Основы машиноведения: Элементы общей теэрии
машин: Учеб. пособие. СПб.: СПбГИЭУ, 1997. 130 с.
75. Чеканов А. А. Николай Гаврилович Славянов (1854-1897). М.:
Наука, 1977.
76. Шмелев И. П. История танка (1916-1996). Энциклопедия
техники. М.: Техника — молодежи, 1996. 208 с.
77. Шухардин С. В. Основы истории техники: Опыт разработки тэоре-
тических и методических проблем. М.: Изд. АН СССР, 1961. 278 с
78. Щербаков В. А., Борзунов В. П. Булатная сталь. М.: МИСИС, ] 996.
213 с.
79. Энциклопедия Брокгауза и Ефрона: В 86 т. СПб., 1890-1907.
80. Энциклопедия автознаменитостей. Конструкторы. Дизайнеры.
Предприниматели. М.: Изд-во «За рулем», 2002. 224 с.
81. Энциклопедия автомобилей. Фирмы. Модели. Конструкции. М.:
Изд-во «За рулем», 2001. 576 с.
410

82. Adams M. Machines as the Measure of Men: Science, Technology
and Ideologies of Western Dominance. Itheca, 1989.
83. Mazlish B. The fourth discontinuity. The co-evolution of humans and
machines. New Haven: Yale Univ. Press, 1993.
84. Merton R. K. Science, Technology and Society in Seventeenth Century.
England; N.Y., 1970.
Адреса в глобальной компьютерной сети INTERNET
1. http://www.viniti.msk.su
2. http://www.ihst.ru
3. http://www.physics.wisc.edu/-shalizi/hyper-weird/history-of-
science.html
4. http://www.library.cmu.edu/usr/sc24/hots/html

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Введение 5
Р А 3 Д Е Л 1. ОБЩАЯ ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ 12
Г л а в а 1. Основные понятия и определения техники и
технологий _
1.1. Термины, связанные с техникой -
1.2. Термины, связанные с технологией 17
Контрольные вопросы 22
Г л а в а 2. Развитие техники и технологий первобытного
производства (от 10—2 млн. до 4000—3000 лет до н. э.) -
2.1. Орудия труда и хозяйственные революции каменного
века 24
2.2. Орудия труда медно-каменного, бронзового и железного
веков 36
2.3. Средства транспортировки, использованные первобытным
человеком 42
Контрольные вопросы 44
Г л а в а 3. Создание сложных орудий труда в античный период
(с 4000-3000 лет до н. э. по IV-V вв. н. э.)
3.1. Орудия для подъема тяжестей, применяемые в
рабовладельческом обществе 4f>
3.2. Военные машины 47
3.3. Токарный станок 4g
3.4. Средства транспорта в античную эпоху лп
3.5. Машины, созданные александрийскими механикам Ге-
роном и Ктесибием 52
3.6. Вклад Архимеда в развитие техники 55
3.7. Зарождение элементов новых наук в античную эпоху . . gO
Контрольные вопросы 51
Г л а в а 4. Изобретение сложных орудий труда, приводимых в
действие силами природы (с IV—V до XIV—XV вв.) 52
4.1. Развитие естественных наук и начало создания новой
техники в эпоху Средневековья -
4.2. Металлургия и кузнечное дело, строительство жилых,
хозяйственных построек и мостов в Древней Руси g4
4.3. Древнейшие суда и метательные машины Киевской Руси 55
4.4. Создание водяных мельниц в странах Арабского
Халифата и на Руси 66
4.5. Применение водяных колес в горном деле, металлургии
и других отраслях 59
4.6. Создание ветряных мельниц в Персии, Ираке, Европе и
в России 70
4.7. Техника прядения и ткачества, освоение производства
бумаги 72
412

4.8. Техника земледелия и развитие горного дела и
металлургии 73
4.9. Грузоподъемная и строительная техника 76
4.10. Средневековые технологии 77
4.11. Изобретение механических часов 78
4.12. Изобретение компаса, создание новых механизмов. . . 80
4.13. Развитие военных машин, создание огнестрельных
орудий 82
4.14. Изобретение книгопечатания и очков. Ремесленное
производство 84
Контрольные вопросы 86
Г л а в а 5. Возникновение мануфактурного производства и
предпосылки для создания машинной техники (с XIV до конца XVIII —
начала XIX в.) 87
5.1. Создание мануфактур и их историческая роль ~
5.2. Вклад Леонардо да Винчи в развитие техники 88
5.3. Новые машины и механизы 92
5.4. Создание гидротехнической системы игуменом
Филиппом в Соловецком монастыре 95
5.5. Изобретение на Алтае К. Д. Фроловым гидравлической
системы _
5.6. Прядильные машины д^
5.7. Создание в Туле военной техники А. К. Нартовым и Я. Т. Ба-
тищевым gg
5.8. Ткацкие станки во Франции и машинная и оружейная
техника в России в конце XVIII в 100
5.9. Вклад Е. Г. Кузнецова в создание отечественной техники Ю1
5.10. Изобретения И. П. Кулибина и Л. Ф. Собакина 102
5.11. Выбор и совершенствование мер линейных измерений Ю4
5.12. История создания системы мер 107
Контрольные вопросы щ
Глава 6. Машины на базе парового двигателя (с конца XVIII —
начала XIX в. по 70-е гг. XIX в.) 111
6.1. Этапы промышленной революции XIX в -
6.2. Создание паровой машины 113
6.3. Первые паровозы 119
6.4. Первые паровозы в России 122
6.5. Строительство первых железных дорог 123
6.6. Развитие парусного флота 124
6.7. Создание пароходов 126
6.8. Первые русские пароходы 128
6.9. Достижения в металлургии и применение паровых
машин в разных отраслях промышленности 130
6.10. Становление машиностроения в XVIII в 135
6.11. Появление машин в сельском хозяйстве _
6.12. Развитие металлорежущих станков 136
6.13. Создание машин для горнодобывающей промышленности ±gg
6.14. Возникновение технических наук 139
6.15. Основные направления поиска новых машин-двигателей ^д
6.16. История создания двигателя внутреннего сгорания . . ^1
6.17. Изобретение турбинных двигателей 1^г
Контрольные вопросы 14g
413

Г л а в)а 7. Машины на базе электропривода (70-е гг. XIX в. —
30-е гг, XX в.) 149
7.1. Открытие электрических и магнитных явлений 150
7.2. Создание гальванического элемента и аккумулятора . . 153
7.3. Первые электромагнитные приборы 156
71.4. Создание электродвигателя и электрогенератора 157
7.5. Первые линии электропередач 161
7i.6. Создание электрического трамвая 162
Т.7. История появления и развития электрического освещения 164
7.8. Изобретение телеграфа 168
7.9. История телефонной связи 174
7.10. Создание радио 175
7!. 11. Запись и воспроизведение звука и изображения .... 177
71.12. История открытия телевидения 181
7.13. Изобретение автомобиля 183
7;.14. Создание трактора 187
7J.15. Зарождение воздухоплавания 191
7.16. Первые аэропланы и самолеты 195
7.17. Развитие других отраслей промышленности в
рассматриваемый период 202
Контрольные вопросы -
Г л а в а 8. Научно-техническая революция XX в 203
ql.l. Сущность научно-технической революции -
$.2. Научно-техническая деятельность и научно-технический
потенциал 205
Э-3. Крупнейшие достижения XX в 208
$.4. Промышленные формы автоматизации 210
8.5. Превращение науки в непосредственную
производительную силу 211
8.6. Кузнечно-прессовые, сельскохозяйственные и другие
машины 213
8.7. Вычислительная техника и электронно-вычислительные
машины (ЭВМ) 225
8.8. История робототехники 228
8.9. Создание аэрокосмической техники 232
8.10. Ядерная энергетика 240
8.11. Другие нововведения в эпоху НТР 244
Контрольные вопросы 247
РАЗДЕЛ 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИКИ 249
Г л а в а 9. Техника и технология ковки и штамповки -
9.1. Зарождение и развитие ручной ковки ~
9.2. Ковка на молотах с приводами от водяных колес 255
9.3. Технология волочения и прокатки металлов 257
9.4. Прессование и штамповка 263
9.5. Штамповка на канатных молотах и винтовых прессах . 265
9.6. Штамповка на паровых молотах и гидравлических прессах 267
9.7. Виды штамповки исходных заготовок при разной
серийности производства 269
9.8. Специализированные кузнечно-штамповочные заводы в СССР 270
9.9. Художественная ковка 272
414

9.10. Новые направления развития обработки металлов
давлением 277
Контрольные вопросы 278
Глава 10. Техника и технология сварки -
10.1. Кузнечная сварка и пайка (с 4-3 тысячелетия лет до н. э.
по Х-ХШ вв.)
10.2. Изготовление артиллерийских орудий сваркой в XIV в.
на Руси 282
10.3. Роль Н. Н. Бенардоса в создании электродуговой сварки 283
10.4. Совершенствование дуговой сварки Н. Г. Славяновым 288
10.5. Промышленное применение сварки в период 1920-1929 гг. 291
10.6. Сварка в период индустриализации СССР (1929- 1940) 292
10.7. Сварка металлов в годы Великой Отечественной войны
(1941-1945) 295
10.8. Сварка в СССР в 1946-1958 гг 296
10.9. Сварка в СССР с 60-70-х гг. XX в 298
Контрольные вопросы 302
Г л а в а 11. Техника и технология литейного производства .... 30 3
11.1. Скифская технология литья "
11.2. Медное и бронзовое литье в Древней Руси 307
11.3. Литейное производство в Московском государстве в XIV-
XVI вв 311
11.4. Чугунное художественное литье 314
11.5. Первые русские монеты 316
11.6. Литейное производство в России в XVH-XVIII вв. . . . 318
11.7. Общие тенденции развития технологии литья 319
11.8. Основные этапы мирового развития литейного
производства с VI в. до н. э. по конец XIX в 327
11.9. Литейное производство в России в XX в 331
Контрольные вопросы 333
Глава 12. Техника и технология обработки металлов резанием 334
12.1. Создание станков с периода неолита по Средневековье ~
12.2. Металлообработка в Средневековье 337
12.3. Технология металлообработки периода становления
промышленности 340
12.4. Совершенствование станков русскими изобретателями 343
12.5. Технология металлообработки в XIX — начале XX в. 345
12.6. Электроприводные станки 350
12.7. Создание станкостроительной отрасли 351
12.8. История развития САПР и ГАП. Роботизация 354
12.9. Нетрадиционные технологии XX в 359
12.10. Средства и методы контроля качества технической
продукции 363
12.11. Этапы производственно-технологического прогресса
и их историческое значение 368
Контрольные вопросы 375
Заключение 377
Хронология технических достижений 378
Именной указатель 402
Список литературы 408

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Зайцев Геннадий Николаевич — кандидат технических
наук, доцент кафедры управления качеством и машиноведения
Санкт-Петербургского государственного
инженерно-экономического университета (СПбГИЭУ). Специалист в области
технологии машиностроения. Автор более 150 научных и
методических публикаций. В настоящее время занимается
вопросами управления качеством технологических систем.
Федюкин Вениамин Константинович — доктор
технических наук, профессор кафедры управления качеством и
машиноведения Санкт-Петербургского государственного
инженерно-экономического университета (СПбГИЭУ), академик
Метрологической академии и Академии проблем качества, автор
нескольких учебников, учебных пособий и монографий. Общее число
научных публикаций около 200, из них 18 авторских свидетельств
на изобретения.
Атрошенко Светлана Алексеевна — доктор физико-
математических наук, профессор Санкт-Петербургского
государственного инженерно-экономического университета
(СПбГИЭУ). Автор 190 научных и учебных работ. Специалист в
области материаловедения и технологии обработки металлов
давлением.