Развитие техники и механики в XVII-XVIII вв

Во второй половине XVII—XVIII вв. в России появляются крупные технические новшества и изобретения, особенно это прослеживается в развитии горного дела и металлургии, а также в военной области.

В связи со строительством мануфактур создавались различные механизмы, работающие на естественной водяной энергии в разных частях страны. петр академия реформа наука Издавна существовавшая в стране металлообработка была основана на добыче болотных руд. Центры металлургии сложились в уездах к югу от Москвы: Серпуховском, Каширском, Тульском, Дедиловском, Алексинском. Другой центр — уезды к северо-западу от Москвы: Устюжна Железнопольская, Тихвин, Заонежье.

«При Петре I в России получили значительное развитие промышленные производства и ремесла. Особое внимание уделялось металлургии, горному делу, производству оружия. Самое крупное оружейное производство было создано в начале XVIII в. в Туле в — центре железноделательной промышленности России того времени, основанном на базе местных железных руд. Здесь по указу Петра I в 1712 г. был построен первый государственный оружейный завод.

Петр I издал Указ, сыгравший значительную роль в развитии металлургии: «Искать всякому литому и кованному железу умножения… и стараться, чтобы русские люди тем мастерством были изучены, дабы то дело в Московском государстве было прочно». Вскоре на Урале были найдены большие запасы «магнитного камня». Затем там были созданы первые заводы — Каменский и Невьянский. Уже к концу XVIII в. Россия по производству черных металлов заняла ведущее положение в мире. Этому способствовало обилие лесов, щедро снабжавшие доменные печи высококачественным углем". 8, с. 24−25].

Крупным центром металлообработки выступала Москва — еще в начале 40-х годов здесь насчитывалось более полутора сотен кузниц. В столице работали лучшие в России мастера по золоту и серебру. Центрами серебряного производства были также Устюг Великий, Нижний Новгород, Великий Новгород, Тихвин и др. Обработкой меди и других цветных металлов занимались в Москве, Поморье (изготовление котлов, колоколов посуды с расписной эмалью, чеканкой и др.). Очень большое значение имело также литейное дело (литье бронзы и других сплавов из меди, литье чугуна).

«В первой половине XVII века были построены металлургические мануфактуры на реке Тулице для привода воздуходувок и молотов. В 1653 Каширский завод под Москвой использовал гидравлический каскад с четырьмя плотинами, обеспечивавший действие 12 водяных колес. К 1690 году образовалось 7 заводов с 30 водяными колесами. Значительное развитие получила в XVII — XVIII вв. гидроэнергетика на Урале, богатым рудными залежами, лесом и быстрыми реками.

Гидросиловые установки при горнорудных, металлургических и металлообрабатывающих мануфактурах были устроены также в Олонецком крае, в Сибири и на Алтае. Уже к концу первой четверти XVIII в. в России 45 металлургических и металлообрабатывающих заводов, успешная работа которых выдвинула Россию на первое место в мире по выплавке металла. Все эти установки использовали гидросиловые установки для получения энергии". 1, с. 53].

Основное назначение машин вплоть до конца XVIII в. сводилось к замене тяжелого физического труда. Но позже это привело к созданию технологических машин, способных заменить действия руки человека.

Строительство мануфактур шло полным ходом. В связи с этим совершенствовались и гидросооружения вырабатывающие больше энергии для увеличения количества выпускаемой продукции.

Улучшались рабочие механизмы машин, создавались предприятия для выпуска военной техники, на которых также шла работа над выпуском качественного изделия.

На Алтае в этот период была создана никальная гидравлическая система, обеспечивающая подъём руды из шахты.

«В 80 годах VXIII века Козьма Дмитриевич Фролов (1726 —1800) построил Змеиногорскую гидравлическую систему на Алтае. Это было самое крупное гидротехническое сооружение того времени.

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 губернии Родион Глиаков создал тридцативеретенную машину для прядения льна с приводом от водяного колеса и мотальную машину, заменяющую десять человек.

Андрей Константинович Нартов (1693—1756) — один из замечательных русских механиков и изобретателей, посвятивший свою жизнь развитию машиностроительной техники.

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.

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.

Для Тульского оружейного завода создателем всех вододействующих машин, в том числе 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 стволов для сверления пушечных стволов. На том же Тульском заводе были налажено производство взаимозаменяемых деталей.

Многие механики, внесшие вклад в развитие горнозаводской промышленности, были крепостными. Таким был, в частности, Е. Г. Кузнецов-Жепинский (1735−1804).

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.

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, 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". 6, с. 95, 97−104].

Кузнечное дело обнаруживает тенденции к укрупнению производства, применению наемного труда. Особенно это характерно для Тулы, Устюжны, Тихвина, Устюга Великого.

Аналогичные явления, хотя и в меньшей степени, отмечаются в деревообработке. По всей стране плотники работали в основном на заказ — строили дома, речные и морские суда. Особым мастерством отличались плотники из Поморья.

«Создавая на Урале новый арсенал страны, Петр I не забывал и о других районах. Еще в связи с Азовскими походами он задал много дела рудознатцам и металлургам на юго-востоке европейской части страны, где возникли воронежские и липецкие заводы. В районе Тулы начали действовать новые металлургические заводы Никиты Демидова и Ивана Баташева. К северо-западу от Москвы начали работать заводы Максима Ситтшкова, Игнатия Уткина, Гайтапникова. Кроме того, известны доменные, молотовые и просто железоделательные заводы петровских времен: Василия Фролова в Вяземском уезде, Захария Зыбина в Лихвинском уезде и многие другие, принадлежавшие П. Клюеву, С. Халтурину, А. Александрову, Шереметеву, К. Семенникову, Л. Логвинову, П. Черкасскому, Томилину, Рюминым, Борину, Аристову и иным владельцам.

В древнейшем центре русского железоделательного промысла — в Устюжне Железнопольской, где издревле действовали маленькие домницы, в 1703 г. задули две домны и лили ядра с тем, чтобы изготовить 120 тысяч штук к следующей весне. Вслед за Устюженским здесь вырос второй казенный завод — Тырпицкий. В 1703 г. началось строительство доменного и молотового завода на речке Лососинке у Онежского озера, названного Петровским. В том же году в этом районе построили Повенецкий доменный и молотовый завод, а в 1707 г. в этом же районе — Кончезерский. Немало выполнили и иных дел, вплоть до постройки специальных металлообрабатывающих заводов, в том числе Сестрорецкого оружейного, указ о постройке которого дан в 1721 г., а строительство окончено в 1724 г". 5, c. 38].

В некоторых частях страны обычными провинциальными рабочими — инженерами изобретались мало кому известные механизмы. Ярким примеров является первый двигатель, который придумал Иван Иванович Ползунов (1728—1766).

«Автором первого универсального двигателя, не нашедшего практического применения, был русский изобретатель Иван Иванович Ползунов (1728—1766). Он родился на Урале, в семье вышедшего из крестьян солдата.

В 1763 г. Ползуновым были представлены записка, расчеты и проект первой в мире универсальной паровой машины мощностью 1,8 л. с.

В проекте своей машины Ползунов достигал непрерывности ее работы, т. е. универсальности, применения двух цилиндров, поршни которых поочередно передавали работу на общий вал. Впервые выдвинутый Ползуновым принцип сложения работы нескольких цилиндров на одном валу нашел в дальнейшем широкое применение, в том числе и для двигателей внутреннего сгорания, появившихся во второй половине XIX в. и затем получивших исключительно широкое распространение.

Ползуновым также было разработано специальное автоматическое устройство, производившее распределение пара и воды". [7, с. 269].

В век преобразования российского государства была важна изобретательная мысль, создающая уникальные технологии для того периода и тем самым выделяясь в таком роде в качестве искусного мастера.

Здесь стоит отметить такого известного русского механика — самоучку, как И. П. Кулибина, внесшего существенный вклад в развитие отечественной техники.

«Нижегородский «посадский» И. П. Кулибин (1735−1818) приобрел известность после создания часов «величиною между гусиным и утиным яйцом», состоящих из 427 миниатюрных деталей тончайшей работы, имевших часовой и курантными механизмы и воспроизводивших духовный стих и гимн, сочиненные в честь императрицы Екатерины II самим И. П. Кулибиным.

И. П. Кулибин разработал проекты одноарочных мостов, сначала деревянных, затем чугунных. Длина арки деревянного моста через Неву составила 298 м, а ширина проезжей части — 8 м.

И. П. Кулибин разработал проект оптического телеграфа и оригинальный код для передачи информации.

Предложенный им 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 закрепляли на специальных барабанах, приводимых в движение через передачи от 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, создающий при помощи особой системы зеркал, несмотря на очень слабый источник света (свеча), очень сильный световой эффект. Это был, видимо, один из первых предшественников современного прожектора.

И. П. Кулибиным была создана самодвижущаяся коляска (самокатка), он проводил опытную варку различных сортов оптического стекла, разработал механические устройства, позволяющее получать листы зеркального стекла очень больших размеров, изобрел бездымный (оптический) фейерверк и пр." [6, с. 102−104].