2015-10-22
391
(1450...1660 роки н.е.)
3.4.1. Передумова розвитку техніки в ці часи
У ці два століття після середньовіччя значно розширилось використання відомих машин і було винайдено багато нових. Це був період перших спроб розв’язати численні задачі механіки, окремі з яких (задач) були розв’язані тільки через декілька віків. Так, наприклад, саме в ці два століття, люди оцінили приховані у водяній парі великі можливості й почали пошук шляхів використання її сили для створення двигунів для машин. Багато машин, побудованих лише в ХІХ віці, люди намагались створити ще в ці часи.
У ці часи люди, зацікавлені в розвитку науки й техніки, стали створювати товариства. Першим таким товариством була Академія таємниць природи, створена в Неаполі в 1560 році. Такі товариства приділяли велику увагу накопиченню й систематизації знань про машини, сприяли їх упровадженню й заохочували винахідництво. Більше того, саме в цей період почалась публікація перших робіт з машинознавства й прикладної механіки (наприклад, роботи італійця Агріколи 1556 рік, трактати Рамеллі 1588 рік і Зонка 1607 рік). А під кінець цього періоду почалась розробка теоретичних основ механіки, що заклала загальний фундамент під рішення самих різноманітних задач машинознавства.
Все це мало місце на фоні величезного розширення торгівлі, яке одержало назву „торговельної революції”. З покращенням способів руху й ростом торговельних зв’язків поступово зникло намагання виробляти всі предмети першої необхідності у своїй місцевості. Всякий район міг спеціалізуватись на виробництві таких товарів, які більше всього підходили для даної місцевості, й обмінювати свою продукцію в інших районах, або за кордоном на необхідні речі, що не вироблялись у своєму окрузі. Це сприяло розвитку концентрованої і, порівняно, крупномасштабної промисловості з використанням механізації за зростаючими масштабами.
3.4.2. Леонардо да Вінчі
Геніальним механіком – вченим того часу був Леонардо да Вінчі (1452...1519рр.). Володіючи різнобічним талантом і цікавлячись самими різними речами, він все своє життя винаходив і удосконалював машини. Рукописи Леонардо да Вінчі нараховують 5000 сторінок і охоплюють самі різні наукові й технологічні питання, значна частина яких присвячена машинам. Мабуть, у рукописі Леонардо да Вінчі є винаходи не тільки його власні. Тому буває інколи важко однозначно дати відповідь про приналежність цих винаходів, бо цей геніальний вчений працював не тільки над своїми винаходами, але й удосконалював винаходи інших винахідників.
Є, мабуть, один видатний винахід, який з достатньою впевненістю можна приписати Леонардо да Вінчі. І в життя цей винахід був упроваджений його працею.
Раніше шлюзові ворота на каналах робились опускними. Приблизно в 1495 році Леонардо да Вінчі зробив ескіз двостулкових щитів, обладнаних невеликими отворами з засувками для проходу води під час наповнення або випорожнення шлюзу. Ця розробка Леонардо да Вінчі за своїм технічним рівнем близька до сучасних розробок. А в 1497 році подібні ворота були споруджені на Міланському каналі. У багатьох інших випадках змальовані й описані ним машини або пристрої були упроваджені в практику лише через 50 років після його смерті. Це відноситься до деяких текстильних машин. Можна, наприклад, посилатись на його пістолет з колісним затвором, за зразками якого в Германії приблизно з 1500 року стали робити мушкети. Його роликові підшипники (про які він писав як про „чудо механіки”) з’явились вперше в практиці в ХVІ віці, набувши широкого розповсюдження лише в ХІХ віці. Про винайдення ним маятникового пристрою для регулювання роботи насосів сповіщається в трактатах Рамеллі й Бессона. Нарешті, Бессон згадує про землечерпалки Леонардо да Вінчі. З іншого боку, багато його винаходів залишались дуже довгий час без використання, через, нестачу майстерності й відсутність потрібних матеріалів. До них відносяться відцентровий насос, гідравлічний прес, вогнестрільна нарізна зброя, гармата, що заряджаються з казенної частини.
Навіть у тих викладках, коли винаходи Леонардо да Вінчі неможливо було в ті часи запровадити в життя, вони яскраво характеризують винахідницький дух епохи, що створювався разом з Леонардо да Вінчі менш талановитими людьми. Леонардо да Вінчі, як провісник грядущого (прийдешнього) технічного прогресу на більш строгій науковій основі, багато приділяв уваги вивченню елементарних механізмів поза зв’язком з їх можливим кінцевим практичним використанням. Він склав ескізи багатьох пристроїв для перетворення обертального руху в зворотно-поступальний і навпаки. Ним були сконструйовані черв’ячні й конічні зубчасті передачі. Він вивчав шарнірний ланцюг і багато інших пристроїв подібного роду.
Леонардо да Вінчі краще своїх попередників розумів різницю між машиною, що виконує роботу, і приводом, який приводить її в рух. На ескізах багатьох його машин наведено просто вал, до якого можна приєднати любий привід (див. п. 2.6).
3.4.3. Важке машинобудування, гірнича справа й металургія
У цей період важке машинобудування розвивалось головним чином стосовно до потреб гірничої справи й металургії. Для видобутку руди зі значних глибин потрібні були важкі машини із механічним приводом.
Найбільш важким завданням в гірничорудній справі була відкачка води, яка завжди створювала загрозу затоплення виробок, причому, чим глибше залягав горизонт, тим більше ставала подібна небезпека. Найбільш передові важкі машини того часу призначались для відкачування води з рудників. Одну з таких машин (рис. 3.13) описав Агрікола. Він пише також про ковші на ланцюгах, що нагадують пристрої для іригаційних робіт, а також про напірні насоси з мішками на ланцюзі (рис. 3.14).
Рис. 3.13. Дуже потужний підіймач з приводом від водяного колеса
(із твору Агріколи)
Рис. 3.14. Насос для відкачування води з шахти
за допомогою м’яких куль на ланцюзі, що приводиться в дію топчаком
(із твору Агріколи)
Цей насос забезпечував ряд переваг при минулому рівні розвитку техніки. Круглі мішки з кінського волосу щільно входили у вертикальну трубу, нижній кінець якої був опущений у водозбірник. Коли ланцюг тягли доверху, мішки піднімали воду по трубі. У ті часи, окрім водяного колеса, ще часто використовували мускульну силу людей з використанням таких грубих механізмів, як вертикальний коловорот або лебідка.
Поряд з напірними (нагнітальними) насосами використовувались всмоктувальні насоси. Великий недолік всмоктувального насоса полягає в тому, що він здатний піднімати воду на висоту не більше 10 м. Агрікол описав установку, спеціально сконструйовану для усунення цього недоліку шляхом послідовного поєднання декількох всмоктувальних насосів, що приводились в рух одним водяним колесом (рис. 3.15).
Рис. 3.15. Ряд всмоктувальних насосів із приводом від одного водяного колеса
(із твору Агріколи)
З ростом промисловості й торгівлі в ці роки швидко розростались міста. Це викликало необхідність розвитку водопостачання шляхом спорудження крупних насосних установок та водонапірних башт і систем трубопроводів. У цій області великі успіхи були досягнуті в Німеччині. Насоси приводились в рух водяними колесами та вітряками.
І все ж надійних нагнітальних насосів поки що не було. Використовували насоси всмоктувальні та спіральні насоси Архімеда.
3.4.4. Пошуки більш потужних джерел рушійної сили
Незважаючи на удосконалення конструкцій водяних коліс (потужність їх виросла до початку ХVІІ ст.. до 20 к.с.) і вітряків вежового типу (рис. 3.12) (потужність їх виросла до 14 к.с.), попит на нові силові установки, нові двигуни невпинно зростав.
Починаючи з 1550 року люди приступили до наполегливого вивчення властивостей водяної пари з метою пошуків способу використання її енергії. Ці дослідження особливо широко розгорнулись в ХVІІ столітті. Батіста делла Порта показав у 1606 році як можна підняти воду під дією тиску водяної пари і як „засмоктати” її шляхом конденсації водяної пари в закритій посудині з метою створення розрідження. Обидва ці явища були покладені в основу парових двигунів Ворчестера і Севері.
У 1629 році Бранка запропонував побудувати турбіну імпульсної дії (рис.3.16). Ця пропозиція в ті часи не дала практичних результатів. Але, як видно з рис.3.16, пропозиція мала реальний характер, бо за таким принципом працюють і сучасні турбіни. Всі ці зусилля наближали до створення діючого парового двигуна. Але побудувати такий двигун судилося тільки через декілька десятиліть в Англії, що дали поштовх творчим пошукам.
Рис. 3.16. Ідея Бранка про турбіну імпульсної дії
У ХVІІ і на початку ХVІІІ століття прогресивному розвитку машинної техніки заважав опір майстерень (гільдій ремісників). Цей опір був настільки сильним, що багато винаходів конструкцій машин було заборонено до використання в промисловості. І все ж, незважаючи на це, машинна техніка наполегливо прокладала свою дорогу в велике виробництво. Народжувалась нова ера – ера капіталізму.
3.5. Зародження промислової революції (1660…1815 рр.)
