Тема 2.3. Розвиток техніки на початку ХХ ст. та у роки Першої світової війни

Електроенергетика як основа нового етапу розвитку промисловості. Великі зрушення у створенні нової техніки, яка з’явилася на межі ХІХ–ХХ ст., були пов’язані з розвитком природознавчих і технічних наук. 1880 р. французький учений Марсель Депре шляхом аналізу сутності фізичних процесів у системі генератор – лінія – двигун довів, що ефективність електропередачі може бути досягнута за рахунок збільшення напруги в лінії. Але проблема полягала у неможливості передачі постійного струму на великі відстані й могла бути вирішена лише шляхом використання змінного струму та трансформаторів. Над їх створенням працювали вчені різних країн – Д. і Е. Гопкінсони (Велика Британія), А. Кеннеді (США) та ін. У створенні надійних, потужних силових трансформаторів суттєве значення отримало запропоноване Д. Свінберном масляне охолодження.

Перші електростанції однофазного струму були побудовані поблизу Лондона (1885) та в Одесі (1887). Їх експлуатація показала великі можливості змінного струму для передачі на відстань, але й виявила основні його недоліки – обмеженість використання у сфері освітлення. Американський винахідник сербського походження Нікола Тесла створив двофазний генератор та асинхронний двигун, хоча ця система виявилась менш досконалою у порівнянні з трифазною системою струму, винайденою в Європі.

1889 р. російський інженер Михайло Доливо-Добровольський створив конструкцію трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, який мав суттєві переваги: самостійно починав обертатися при ввімкненій напрузі, не потребував спеціального збуджувача (як синхронні двигуни) або додаткового двигуна для розгону (як двофазні двигуни). Виникнення техніки трифазних струмів розв’язало не тільки завдання використання електроенергії, але й передачі її на значні відстані. Це був початок електрифікації.

У промисловості застосування електроенергії супроводжувалося витісненням парової машини з системи приводу та обмеженням її використання в якості первинного двигуна. Іншими словами, парова машина з цехів перемістилась у машинні зали електростанцій.

Наприкінці ХІХ ст. виникає нова галузь виробництва – електрична промисловість, до якої на той час належали електроенергетика та електротехнічні підприємства. Електрична енергія розв’язала проблему ліквідації розриву між місцезнаходженням природних ресурсів енергії (водних джерел, родовищ палива) та розташуванням її споживачів.

Застосування нових технологій у металургійній, хімічній, машинобудівній галузях. На початку ХХ ст. значно розширилась галузь застосування кольорових металів: машинобудування, електротехнічна промисловість, техніка зв’язку, приладобудування потребували все більшої кількості міді, цинку, олова, свинцю, благородних металів. Почалось промислове виробництво нового кольорового металу – нікелю. До кінця ХІХ ст. сировиною для отримання важких кольорових металів були монометалічні окислені, карбідні та силікатні природні руди. Єдиним способом отримання кольорових та чорних металів була пірометалургія – сукупність металургійних процесів, що відбувались при високих температурах.

Виснаження запасів багатих окислених руд висунуло проблему використання більш поширених на планеті сульфідних руд, які містять сірку. Для переведення мінералів з високим вмістом сірки в окисли металів був використаний процес окислювального випалення, сконструйовані спеціальні печі.

У ХІХ ст. почали використовувати алюміній, але поширення він набув лише у ХХ ст. Хімічний спосіб отримання алюмінію потребував великих енергетичних витрат. Тому до 1890 р. у світі було отримано всього 200 т цього металу. У 1886 р. Поль Еру у Франції та Чарльз Холл у США незалежно один від одного отримали однакові патенти на виділення алюмінію методом електролізу з глинозему, розчиненого у розплавленому кріоліті. Так було започатковано спосіб електролітичного виробництва алюмінію.

Вперше методи порошкової металургії були розроблені російськими ученими Петром Соболевським і Василем Любарським у 20-х рр. ХІХ ст., але лише на початку ХХ ст. виникає необхідність у широкому застосуванні порошкової металургії. У цей час з тугоплавких металів почали виготовляти нитки для розжарювання електричних ламп. Спочатку вони виготовлялись з осмію, а згодом – з танталу. У той же період з вольфраму почали виготовляти у США мідно-графітові щітки для електродвигунів.

Розвиток металургії позначився на гірничій справі. Потреби у руді та паливі змусили перейти до нових методів їх добування. В останній чверті ХІХ ст. вдосконалюються всі процеси й операції добування корисних копалин. Але найважливішим було те, що на шахтах індустріально розвинутих країн світу з’являються й дедалі інтенсивніше починають використовуватися врубові машини. Вже на початку ХХ ст. гірнича промисловість стає однією з передових галузей індустрії.

У 70-х рр. ХІХ ст. почався новий період розвитку нафтопереробної промисловості, пов’язаний з використанням гасу для освітлення. Він став головним продуктом переробки нафти. Інші побічні продукти її переробки (бензин, мазут) спочатку спалювали або виливали у річки. Але згодом нафтою почали замінювати традиційне паливо – вугілля. З винайденням двигунів внутрішнього згоряння вона отримала важливе значення у промисловості та на транспорті. Поступово хіміки відкривали все нові якості нафти і нафтопродуктів.

Великий внесок у розвиток технології переробки нафти зробив російський учений Володимир Шухов, який у 80-х рр. ХІХ ст. разом з інженером Іваном Єліним сконструював кубову батарею для безперервного процесу її перегонки, яка з 1883 р. почала працювати на заводі Нобеля у Баку. 1890 р. Шухов разом з інженером Сергієм Гавриловим розробив апаратуру для крекінг-процесу, а наступного року йому був виданий відповідний патент. Винахідники замість куба застосували для крекінг-процесу систему труб, які зазнавали впливу гарячих газів. Для покращення теплопередачі було передбачено примусову циркуляцію. Саме цей винахід став основою сучасної схеми термічного крекінгу.

Досягнення хімії та хімічної технології створили передумови для отримання штучних і синтетичних матеріалів та зародження їх промислового виробництва. Поява штучних матеріалів – показник якісно нового і більш високого розвитку хімії. Для їх отримання спочатку майже завжди слугували відомі й перевірені на практиці природні матеріали. Перші дослідники лише створювали штучні матеріали, аналогічні природнім, які за своїми властивостями поступались останнім. Із вдосконаленням хімічної технології почали створюватися штучні матеріали, які не поступалися, а подекуди й перевищували за якістю природні.

Для хімічної технології початку ХХ ст. характерною рисою було використання 14 основних хімічних елементів, які складають 99,5% земної кори. Саме у цей час широко почали використовувати фтор, титан, хлор, магній, алюміній, а водень став основою сучасної хімії. Синтез аміаку, синтез спиртів, синтез рідкого палива щорічно вимагають виробництва мільярдів кубічних метрів водню.

Таким чином, характерною рисою хімічної промисловості було застосування поширених елементів, які раніше майже не використовувалися у промислових масштабах.

У машинобудуванні електричний двигун стає основою промислового виробництва. Застосування електричного привода дозволило розробити багато типів металорізальних верстатів, перейти до їх випуску, забезпечити виготовлення складних енергетичних, транспортних, гірничих, металургійних, сільськогосподарських машин, виробів та обладнання для комунальної та побутової техніки. Всі ці фактори визначили характер розвитку машинобудування на межі ХІХ–ХХ ст.

Проста кооперація однорідних або різнорідних робочих машин середини ХІХ ст. у машинобудуванні поступово на початку ХХ ст. була замінена розчленованою системою машин. Вона була складною сукупністю різнорідних, але діючих одночасно машин, які отримували рух не від одного спільного двигуна, а від індивідуальних двигунів при кожній машині.

Зростання випуску машин, розширення фабрик та заводів супроводжувалися все більшою спеціалізацією виробництва. Спеціалізація дозволила значно вдосконалити техніку, технологію та організацію виробництва й врешті-решт набагато збільшити випуск техніки та обладнання. Машинобудування розпадається на окремі вузькоспеціалізовані галузі.

Розширення підприємств вимагало все більшої спеціалізації металообробного обладнання. На вузькоспеціалізованих верстатах оброблялась одна деталь або виконувалася лише одна виробнича операція. Таке звуження функцій верстата при значному зростанні його виробничих потужностей створювало нові можливості для масового випуску продукції, а також для подальшої автоматизації самого процесу виробництва.

Важливою особливістю техніки машинобудування на межі ХІХ–ХХ ст. було значне підвищення точності виробництва, що значною мірою було пов’язане з роботами відомого англійського верстатобудівника Джозефа Вітворта. Калібри Вітворта, які допускали точність підгонки деталей близько однієї десятитисячної частини дюйма вже у 1890-х рр. стали невід’ємною частиною кожного машинобудівного заводу в Європі та Америці.

У цей період використовувалося 5 основних типів металообробних верстатів: токарні, свердлильні, стругальні, фрезерувальні, шліфувальні. Застосування спеціалізованих та високопродуктивних металорізальних верстатів, дотримання методів точних вимірювань, запровадження стандартів та принципів взаємозамінності деталей підготувало технічну базу для переходу машинобудування до серійного й масового виробництва.

Транспорт та будівництво. Вже напередодні Першої світової війни паротяг у своєму конструктивному рішенні досяг межі, що стимулювало дослідження в галузі створення принципово нових засобів тяги. Вже в останній чверті ХІХ ст. визначились контури нових напрямів локомотивобудування: електровозо- та тепловозобудування. Перше практичне втілення електрифікації залізниць було здійснено німецьким інженером Вернером фон Сіменсом у 1881 р.

Протягом значного часу інженерна думка працювала над вдосконаленням техніки подачі струму до електровоза. 1883 р. американський інженер Лео Дафт побудував перший магістральний електровоз Amper для стандартної колії на залізниці Саратога – Мак-Грегор. У 1885 р. бельгійський інженер Шарль Ван-Депуль у Торонто побудував перший трамвай з одним повітряним робочим проводом. У його схемі зворотнім проводом слугували ходові рейки.

У 80-х рр. ХІХ ст. конструктори залізничних локомотивів зацікавились ідеєю використання двигуна внутрішнього згоряння для побудови автодрезин і мотовозів, перший з яких потужністю 4 к.с. був створений Готлібом Даймлером у 1888 р. у Штутгарті.

Внаслідок впровадження двигуна внутрішнього згоряння на залізничному транспорті почав формуватися новий напрямок – тепловозобудування. Вже на початку ХХ ст. починається будівництво тепловозів з електричною системою передачі обертального моменту від вала двигуна внутрішнього згоряння рухомим вісям локомотива. У 1909 р. на Коломенському заводі (Росія) розробили проект тепловоза з електричною передачею.

Розвиток залізничного транспорту поставив на порядок денний вирішення проблеми будівництва мостів. Одним з напрямів їх прискореного спорудження була розробка збірно-розбірних конструкцій. Найбільш досконалими виявились рішення будівничого паризької вежі, інженера Гюстава Ейфеля, який використав ферму з трикутною решіткою. Однак, інженер Євген Патон розробив більш легку, дешеву дворешітчасту конструкцію. У порівнянні з фермою Ейфеля вона давала економію на кількість основних компонентів у 2,3 рази, на малих з’єднувальних частинах – у 7,2 рази, на болтах – 25%. Вага конструкції, запропонованої Патоном, становила 52% від конструкції Ейфеля.

Розвиток залізничного, водного та міського транспорту викликав необхідність будівництва тунелів. За призначенням їх можна поділити на три основні групи: залізничні, судноплавні, метрополітен. Перший тунель було побудовано в Англії 1830 р. на залізничній лінії Ліверпуль – Манчестер. В останній чверті ХІХ ст. у швейцарських Альпах було споруджено Сен-Готардський тунель завдовжки 14894 м. Під час їх будівництва доводилося долати значні технічні труднощі: відкачку ґрунтових вод, вентиляцію, високу температуру.

Урбанізація кінця ХІХ ст. поставила ще одну велику проблему міст – розвиток транспорту, яку значною мірою було вирішено шляхом будівництва метрополітену. 1863 р. у Лондоні було споруджено першу підземну дорогу завдовжки 3,6 км, яка обслуговувалася спеціальними паровозами. У континентальній Європі перше метро з’явилось у Будапешті (1896), Парижі (1900), Берліні (1902). З розвитком електротранспорту відбулось технічне переоснащення метрополітену. На 1905 р. електрична тяга повністю витіснила парову на підземних дорогах.

Як і у залізничному транспорті, в останній чверті ХІХ ст. паровий двигун для морських суден вичерпав можливості вдосконалення. Подальший розвиток морського флоту залежав від принципово нових видів двигунів, нових рушіїв, вдосконалення судових гвинтів та форм корпусу кораблів. Двигун типу турбіни вніс революційні зміни у всю систему «двигун – рушій – корабель». Зростання швидкості обертання гвинта потребувало перебудови форм рушія, а зміни форми гвинта в сукупності зі зростанням швидкості обертання викликали зростання швидкості судна, що призвело до суттєвої модернізації всієї конструкції кораблів.

Реалізацією проблеми використання турбіни як двигуна у 1884 р. зайнявся інженер Чарльз Парсонс. Йому довелося долати появу ефекту кавітації (руйнування гвинта при збільшенні швидкості обертання). Тільки 1897 р., після запровадження гвинтів нових форм проблему було розв’язано. 44-тонна Turbinia, побудована Парсонсом, розвивала швидкість 34,5 вузла. На початку ХХ ст. турбіни поширилися на швидкісних, особливо військових суднах.

Паралельно з впровадженням турбін почалося використання дизельних двигунів на флоті. Малі габарити, низькі витрати палива, зменшення кількості обслуговуючого персоналу, відсутність диму – все це було на користь двигуна внутрішнього згоряння. Проблема їх використання полягала у запровадженні реверсу. Остаточно завдання було розв’язане у 1908 р. з побудовою реверсивного чотиритактного дизеля на петербурзькому заводі Л. Нобеля. Такими двигунами потужністю 120 к.с. були оснащені підводний човен «Мінога», згодом канонерські човни «Карс» та «Ардаган». Успіхи експлуатації дизельних двигунів на невеликих суднах призвели до будівництва великих морських кораблів з такими двигунами. Всього до 1913 р. у світі було побудовано 80 теплоходів.

На судноплавство й структуру морського флоту в цілому суттєвий вплив мало будівництво каналів між морями і океанами. Значним досягненням стало відкриття Суецького каналу (1869), який з’єднав Середземне та Червоне моря (довжина 173 км). Важливе економічне й військово-стратегічне значення мав відкритий у 1914 р. Панамський канал, що з’єднав Атлантичний та Тихий океани. Його водороздільна ділянка знаходиться на висоті 25,9 м над рівнем океану. Кораблі підіймаються на цю висоту за допомогою шести шлюзів. Канали суттєво вплинули на процес скорочення вітрильного флоту, оскільки маневр суден у таких умовах був досить ускладнений.

Промислове виробництво призвело до динамічного розвитку будівельної галузі. Розширилась її матеріальна база за рахунок використання нових будівельних матеріалів. Серед них найбільша питома вага належала сплавам, що давало можливість створювати різноманітні будівельні конструкції та споруди, виробляти для них нові механізми та машини. Значного поширення у цей час набули сталь, цемент та залізобетон.

Будівництво портових споруд з цементного бетону, яке стимулювалось швидким розвитком морської торгівлі, виявило суттєвий недолік цього матеріалу – повільне зростання його експлуатаційної міцності. У 1908 р. американець Г.С. Шпекман і француз М. Бід створили новий цемент, який отримав назву глиноземного. Його використання дозволило досягати експлуатаційної міцності споруд менш ніж за добу.

З 70-х рр. ХІХ ст. у будівельній техніці поступово починає набувати поширення залізобетон. Його винахідником був француз Жозеф Моньє, який у 1873 р. отримав патент на будівництво мостів з цього матеріалу, а через два роки винахідник побудував пішохідний міст завдовжки 16 м та завширшки 4 м. Перші промислові мости з’явились 1887 р. у Німеччині та Австро-Угорщині. За наступні 12 років було побудовано 320 таких споруд.

Урбанізація і постійне зростання ціни на землю в містах робили необхідним підвищення висотності будинків. До середини 80-х рр. ХІХ ст. існувала практика спорудження будинків максимум у 6 поверхів (товщина стін становила ¹/₆ їх висоти). Зростання ваги стіни вимагало зменшення розмірів вікон. Американець Вільям Ле Барон Дженні зумів розвантажити масу стіни за допомогою металевих стійок, що проходили всередині будови через усю її висоту. 1890 р. його співвітчизник Луїс Генрі Саллівен розрізав стіну на поверхові пояси, перетворивши її таким чином у каркасну металеву етажерку. Це дало змогу вже напередодні Першої світової війни перейти через 40-поверхову межу.

Військова техніка у роки Першої світової війни. Особливістю розвитку технічних наук напередодні світової війни була їх націленість на створення нових видів озброєння та військової техніки. Військово-політичні кола провідних держав світу основний наголос робили на мілітаризацію промисловості та озброєння своїх армій найсучаснішою військовою технікою. Її прогрес у цей період базувався на досягненнях природничих і технічних наук, і він мав свої особливості. З одного боку, військова справа, що перетворилася на окрему галузь промисловості, не могла розвиватися без науки, без спеціальних теоретичних наукових досліджень. Природничі науки широко використовувались для розробки принципово нових технічних пристроїв військового призначення. Більше того, низку зразків військової техніки взагалі неможливо було створити без попередніх наукових досліджень.

З іншого боку, необхідність вирішення нових наукових проблем у різноманітних галузях військової справи слугувала важливою передумовою для проведення спеціалізованих теоретичних та експериментальних досліджень, і тим самим створювала стимул для форсованого розвитку вже існуючих та зародження нових технічних наук, а також для виникнення нових напрямів досліджень у фундаментальних науках. Наприклад, перехід до нарізної зброї, бездимного пороху, розвиток робіт з внутрішньої балістики стимулювали успіхи фізико-хімічних наук і термодинаміки.

У 70-х рр. ХІХ ст. у багатьох арміях світу були прийняті на озброєння магазинні гвинтівки. Але її бойові якості втрачалися через застосування у патронах димного пороху. 1884 р. французький учений Поль Вьєль зміг виготовити бездимний піроксиліновий порох. Це відкриття зробило винайдений за рік до цього американським інженером Хайремом Максимом станковий кулемет з водяним охолодженням ствола грізною зброєю. Кулемет був прийнятий на озброєння у багатьох арміях світу. Зокрема, у Німеччині – це «Maxim-Nordenfelt» зразка 1896 р. Конструкція кулеметів постійно вдосконалювалася. З’явився легкий (ручний) кулемет конструкції Льюїса.

До початку війни у багатьох країнах були створені декілька типів автоматичних гвинтівок. Однак їх широке впровадження не було здійснене жодною з держав, головним чином, з фінансових міркувань. Автоматичні гвинтівки з’явилися у військах лише наприкінці війни. Постійно вдосконалювалася зброя піхоти ближнього бою: міномети, гранати різних типів тощо. На 1914 р. лише німецька армія мала мінометне озброєння у достатній кількості, а всі інші воюючі держави збільшували їх випуск вже під час війни.

Артилерія вже на початок ХХ ст. становила у всіх арміях світу найбільш потужний рід військ, що було пов’язано з прийняттям на озброєння сучасних артилерійських систем із застосуванням нових вибухових речовин. У 1887 р. французький хімік Ежен Тюрпен відкрив мелініт – вибухову речовину, яку отримували на основі пікринової кислоти. Основною сировиною для виробництва вибухових речовин на початку ХХ ст. були азотисті сполуки – нітрати, які вироблялись у європейських країнах з ввізної чилійської селітри або з побічних продуктів коксохімічних заводів.

Вже у роки франко-прусської війни нарізні гармати з новими снарядами показали переваги над старими. Точність їхнього вогню зросла у п’ять разів, але дальність стрільби ще не перевищувала 3,5 км. Напередодні Першої світової війни конструктори створювали нові артсистеми та вдосконалювали вже існуючі. Основна увага приділялася влучності, дальності та швидкості стрільби, а також надійності артилерії та зручності транспортування. У роки війни артилерія вела вогонь на відстанях 18–22 км, а спеціальні далекобійні гармати – до 39 км.

У війні 1914–1918 рр. була застосована нова зброя – хімічна. Першими бойовими отруйними речовинами були хлор, хлорпікрин, фосген, іприт. 22 квітня 1915 р. під м. Іпр німецьке командування на фронті 6 км наказало випустити 180 т хлору. За 5 хв. газової атаки з ладу було виведено 15 тис. французьких і англійських солдатів та офіцерів, з них 5 тис. загинуло. Автором німецької хімічної зброї був Фріц Габер. У тому ж році російський хімік Микола Зелінський створив протигаз. Невдовзі протигази різних конструкцій були прийняті як засоби захисту в арміях усіх воюючих держав.

На початок світової війни авіація виконувала допоміжні розвідувальні функції. На 1914 р. в арміях усіх країн нараховувалося близько 600 літаків у строю та близько 1000 у запасі. Їхня якість була низькою, вони не були озброєні. Але вже у ході війни авіація почала досить швидко розвиватись. Влітку 1915 р. сформувалися три її основні види: поряд з розвідувальною з’явилися винищувальна та бомбардувальна.

Французькі та англійські інженери влітку 1915 р. почали встановлювати на літаки кулемети. Восени того ж року у Німеччині було побудовано одномісний винищувач-моноплан Fokker з двигуном потужністю 80 к.с. та спеціальним синхронізуючим пристроєм, який дозволяв вести вогонь крізь гвинт. У відповідь союзники створили Nieuport – одномісний винищувач-біплан із синхронізованим кулеметом Льюїса. У ході війни прогрес винищувальної авіації був дуже великим. Потужність їхніх двигунів у 1918 р. становила вже 220–300 к.с., швидкість сягала 190–220 км/год, а висота польоту була близько 7 тис. метрів.

Поряд з винищувальною авіацією швидкого розвитку набула й бомбардувальна. Великий внесок у її розвиток зробив випускник КПІ Ігор Сікорський. Він розпочав свої дослідження з проблем несучого гвинта, які продовжив згодом у США. Але напередодні Першої світової війни Сікорський зосередився на проблемі створення багатомоторних літаків. 5-тонний «Ілля Муромець», над яким працював очолюваний ним авіаційний відділ заводу «Руссо-Балт» у Санкт-Петербурзі, став першим важким бомбардувальником в історії. Поряд з Сікорським працювали конструктори К. Ергант, М. Клімікєєв, В. Панасюк, князь О. Кудашев, Г. Адлер та ін. Літаки перших серій А та Б споряджалися чотирма 140-сильними двигунами Argus німецького виробництва. 16–17 червня 1914 р. другий літак серії Б, пілотований Сікорським, здійснив переліт з Петербурга до Києва з однією посадкою. На честь цієї події вся серія отримала назву «Київської». Для озброєння «Муромців» були створені 80-, 240- та 410-кілограмові фугасні бомби.

Союзники пішли тим самим шляхом у розвитку бомбардувальної авіації – почали створювати багатомоторні літаки спеціальної конструкції. Так, у Франції був прийнятий на озброєння двомоторний Farman F-50 з двигунами потужністю 440 к.с. та швидкістю 146 км/год. Всього ж за роки війни було побудовано у всіх країнах близько 200 тис. бойових літаків.

На 1914 р. у Німеччині було підготовлено кілька ескадрилій жорстких (системи Цепеліна й Шотте-Ланца) та м’яких (системи Парсеваля) дирижаблів. Німецьке командування ретельно приховувало технологію виготовлення дюралюмінію – основного матеріалу, з якого були зроблені каркаси жорстких дирижаблів. Під час війни Німеччина використала у бойових діях 123 дирижаблі. Об’єм найбільших з них становив 68,5 тис. м³.

Під час Першої світової війни з’явилися танки – броньовані, озброєні гарматами і кулеметами бойові машини. У Великій Британії у 1914 р. ідея «сухопутного крейсера» зустріла підтримку Першого лорда Адміралтейства Вінстона Черчилля. За його наполяганням міністерство виділило 70 тис. ф.ст. на виготовлення 18 дослідних зразків, проекти яких були створені полковником Ернестом Суінтоном та незалежно від нього інженерами Вільямом Тріттоном та Волтером Вілсоном. З метою збереження таємниці було прийнято кодову назву «tank» (англ. «цистерна»). Це ввело німецьку розвідку в оману.

15 вересня 1916 р. союзне командування вперше застосувало 32 танки у битві на р. Соммі у Франції. Попри те, що безпосередньо у бою взяли участь лише 18 машин, а інші вийшли з ладу з технічних причин, військовим спеціалістам вже було цілком зрозуміло, що танки відтепер домінуватимуть на полі бою. Битва біля м. Камбре 20 листопада 1917 р. показала, на що здатні броньовані машини. Союзники кинули в атаку 378 танків, які прорвали укріплені позиції німецької армії й просунулись у глибину оборони на 8 км.

Під час війни армії всіх воюючих країн широко використовували броньовані автомобілі (броньовики), створені як на базі серійних автомобілів, так і спеціально сконструйовані. Крім того, автомобілі почали застосовувати як засіб швидкого перевезення військ на поле бою (паризькі таксі у битві на р. Марні 6–9 вересня 1914 р.).

Підготовка до світової війни країнами-учасницями військових блоків справила великий вплив на розвиток військових флотів. Успіхи металургійної та металообробної промисловості, суднобудування, поява парових турбін дали можливість створити якісно нові типи кораблів – лінкори (головні у серії Dreadnought, Велика Британія; «Севастополь», Росія); лінійні крейсери (Invincible, Велика Британія); ескадрені міноносці («Новік», Росія; «S», Німеччина). Крейсери, дещо поступаючись лінкорам у потужності озброєння, значно перевищували їх у швидкості (понад 32 вузли).

Особливе місце серед технічних засобів військово-морського флоту займали підводні човни. До початку ХХ ст. їх будівництво знаходилось в експериментальній стадії й лише після російсько-японської війни вони почали надходити на озброєння флотів Німеччини, Англії, Італії, Росії, Австро-Угорщини та США. Під час Першої світової війни підводні човни виявили себе могутнім засобом боротьби на морських комунікаціях (73% загального потопленого тоннажу). Загалом, склад військових флотів воюючих країн налічував усі класи сучасних бойових кораблів, включаючи й авіаносці, які з’явилися наприкінці війни.

Бурхливий розвиток електроенергетики, металургії, машинобудування, хімічної промисловості, транспорту призвів на межі ХІХ–ХХ ст. до якісно нового етапу розвитку людства. Але соціальні та економічні проблеми, які накопичувалися протягом попередніх десятиліть, сприяли тому, що досягнення науки і техніки були спрямовані не на покращення життя людей, а використовувалися, перш за все, для виробництва озброєнь.

Theme 2.3. The evolution of technology in the early 20^th century and during the World War I

The great advances in the technology at the turn of the 19^th – the early 20^th century were associated with the development of physical, mathematical and natural sciences. At the same time, the use of steam engines was in crisis as a result of the increased non-productive costs for delivery of fuel from its location to the power plant.

The future was for the electric power industry. But according to a research by the French scientist Marcel Deprez in 1880, the efficiency of power transmission can be achieved by increasing the voltage on the line. But DC cannot be transmitted over a long distances. The further studies have shown that the problem could be solved through the use of alternating current and transformers.

The first power plant, single-phase AC were built near the AC advantage, and found its main drawbacks – the limited use for lighting. AC victory started with the development of the new physical principle of electric motor – a rotating magnetic field.American inventor of Serbian origin Nikola Tesla created a two-phase induction motor and generator.In 1889, the Russian engineer Mikhail Dolivo-Dobrovolsky proposed the construction of three-phase asynchronous motor with short-circuit rotor, which represented a significant advantage: self-started to rotate when the voltage is not needed in an additional engine for acceleration (as a biphasic).

In the metallurgical industry in the early 20^th century the scope of non-ferrous metals has considerably extended: mechanical engineering, electrical engineering, communication engineering, instrumentation were needed in a growing number of copper, zinc, tin, lead, and precious metals. The manufacturing of the new nonferrous metal – nickel, used in the production of special steels, started.

In the 1870-s kerosene began to use for lighting. It became the main product of oil refining.Other by-products of oil distillation (petrol, fuel oil) first were burned or poured into the river.But later the oil began to replace traditional fuel – coal.With the invention of the internal combustion engine oil gained the great importance in industry and transport.Instead of kerosene the factories began to produce gasoline.

Already in the late 19^th century steam locomotive in its constructive decision reached the limit.The first practical implementation of railway electrification was carried out by the German engineer Werner von Simmensom in 1881.Two years later, the American engineer Leo Daft built the first mainline electric locomotive Amper for the railroad Saratoga – McGregor.In 1885, the Belgian engineer Charles Van de Bullets in Toronto (Canada) built the first tram with one air working wire.According to his scheme, the running rails served as a reverse wire.

The construction of canals made a substantial impact on the shipping.In 1869, the Suez Canal, which connected the Mediterranean and Red Sea (173 km), was opened. The important economic and military-strategic importance had the Panama Canal, built in 1914 and connected the Atlantic and Pacific Oceans (81.6 miles).

In the construction equipment the concrete gradually begins to spread.Its inventor was the Frenchman Joseph Monier, who in 1873 obtained a patent for the construction of bridges from this material.By the middle of the 1880's the practice of building houses a maximum of 6 floorsexisted. Increase of the wall`s weight required the reducing the size of the windows.American William Le Baron Jenny was able to relieve the weight of the wall using metal racks held within the building through its full height.In 1890, his compatriot Louis Henry Sullivan cut the wall surface on the belts.This allowed already by 1914 to exceed 40-story line.

The main feature of the development of technical sciences on the eve of the First World War was their focus on the creation of new types of weapons and military equipment.In 1884, the French scientist Paul Vieille manufactured smokeless nitric cellulose powder.This discovery made the invented the year before by the American engineer Hiram Maxim heavy machine gun with a water-cooled barrel a formidable weapon. By the early 20^th century the production of smokeless powder was launched in all industrialized countries.

In 1887, the French chemist Eugene Turpin opened the militia-explosive substance created on the basis of picric acid. The application of this invention increased the accuracy and range of artillery fire, which was conducted during the war at ranges 18–22 km.

During the war a new kind of weapons – chemical was used. On April 22, 1915, near Ypres, the German command ordered to release the 180 tons of chlorine on the front of 6 km. As a result, for 5 min. gas attack 15 thousand French and British soldiers were disabled. More than 125 thousand tons of toxic substances were used by the armies of all countries for the rest of the war.

By the beginning of the World War I the aircraft performed only the intelligence function.There were about 600 aircraft in the armies of all countries. In the summer of 1915, the French, English, and German engineers began installing machine guns on planes with special synchronizing devices, giving the possibility to fire through the propeller without damaging it. So, a fighter aircraft appeared.During the war the bombardment aircraft received a bulk application.A Graduate of the KPI in 1910 Igor Sikorsky has created one of the most powerful bombers of the time – «Ilya Muromets».

During the First World War there were armored tanks, fighting vehicles, armed with cannons and machine guns.In England in 1914, the first Lord of the Admiralty William Churchill supported the designer William Tritton, Walter Wilson, and Colonel Ernst Swanton, gave them 70 thousand pounds to produce 18 prototypes.Already in September 15, 1916, the Allied command for the first time in history used the 32 tanks in the battle on the Somme River in France.Theall kinds and types of battleships until the first aircraft carriers were applied in the battles on the ocean and sea during the war. But the best of all were the submarines: 73% of the total tonnage of a flooded.