Что изобрели в 18 веке в англии
Промышленный переворот 18 века в Англии. Предпосылки, последствия, события, условия, изобретения.
Промышленный переворот 18 века в Англии навсегда изменил весь мир. Начало ему было положено в последней трети XVIII столетия, и он быстро распространился по другим странам Европы, ознаменовав собой массовый переход от ручного труда к машинному. В новых условиях промышленность начала развиваться намного более стремительными темпами, чем раньше, что привело ко множеству других изменений в обществе – старый сословный строй отмирал, а на смену ему приходил капитализм. Развитие действительно ускорилось, и последствия его чувствуются даже сейчас, хотя с тех пор прошло уже полтора века. По сути, промышленный переворот в Англии был важен для всего мира, так как изобретения и достижения, сделанные в этой стране, вскоре разошлись по всему миру. Однако, так как Англия первой укрепила свою экономику таким способом, она выбилась в лидеры и на долгое время стала одной из ведущих мировых держав, с которой никто не мог позволить себе не считаться. Старое аграрное общество начало быстрыми темпами превращаться в индустриальное, и это был очень важный переход для всего человечества. Производительность труда резко выросла, началась миграция населения из деревень в города (так как многие крестьяне становились рабочими), а уровень жизни населения вырос, правда, при этом увеличилось и социальное расслоение – некоторым людям удалось баснословно разбогатеть, в то время как другие обнищали ещё больше. Стоит упомянуть также то, что некоторые изобретения, сделанные в годы промышленного переворота в Англии, стали основой для дальнейшего развития науки и технологии.
Причины и предпосылки промышленного переворота в Англии
Начало промышленного переворота в Англии
Начался он в последней трети 18 века, и большинство историков считает началом промышленного переворота изобретение парового двигателя. Использование энергии пара позволило в разы увеличить эффективность человеческого труда и создать новые виды транспорта, что, в свою очередь, положительно сказалось на развитии инфраструктуры. Вообще паровой двигатель был изобретён ещё в 17 веке, но именно в 18 столетии в Англии началось массовое применение его доработанных и улучшенных модификаций. Начали появляться ткацкие и токарные станки, резко выросло потребление железа и угля, так что пришлось спешно улучшать технологии по добыче и обработке этих полезных ископаемых. Получилась эдакая цепочка – одно изобретение тянет за собой другое, так как развитие одних технологий требует “подтягивать” следом за ними и другие. Таким образом, начало промышленного переворота в Англии подстегнуло прогресс во всех областях сразу и быстро вывело английскую экономику на первое в мире место. А увеличение объёма поставок угля и железа вызвало в Англии настоящий бум строительства каналов, всего за двадцать лет, с 1790 по 1810, было построено более 40 каналов! Правда, эпоха их расцвета продлилась недолго, так как началось массовое строительство железных дорог, которые были гораздо более удобной и надёжной транспортной артерией. А тем временем промышленный переворот уже вышел за пределы Англии и распространился сперва по Европе, а затем и по Северной Америке, в особенности в США.
Суть и ход событий промышленного переворота в Англии
Началось всё с усовершенствования ткацких станков, которые увеличили производительность текстильной промышленности. Для их производства требовались металлические детали, для изготовления металлических деталей были изобретены новые станки, всё это требовало всё больше железа и угля, а для их транспортировки начали строить новые каналы и железные дороги… Все события промышленного переворота в Англии были взаимосвязаны. Всего за примерно 80 лет Англия из страны с немногочисленным населением, занятом в основном в сельском хозяйстве, превратилась в ведущую мировую державу, снабжающую своими товарами государства всего мира. Население массово мигрировало в города, что привело к множеству социальных изменений, как положительных, так и негативных. Общество прогрессировало от аграрного к индустриальному, появлялись новые ценности и установки, а с ними и новые проблемы. В целом же можно сказать, что основными событиями промышленного переворота были сделанные в Англии изобретения и открытия, каждое из которых давало очередной толчок к дальнейшему развитию науки, технологий и промышленности. В результате Англия примерно на сотню лет стала первой экономикой мира, хотя в последней трети 19 века она постепенно уступила пальму первенства США. Немалую роль здесь сыграла и утрата Англией множества заморских колоний, особенно североамериканских, так как именно они поставляли в метрополию огромную долю всех потребляемых ею ресурсов.
Изобретения 18 века оборудования и приспособлений
Известные изобретения 18 века дали толчок технологической революции следующего столетия с применением машинного оборудования и приспособлениями для прогресса человеческого общества.
Котел, цилиндр и поршень
Английский изобретатель 18 века Томас Ньюкомен и его помощник Джон Кэлли, стеклодув и сантехник прогрессируют в некоторых потенциально прибыльных экспериментах. Они знают о высокой стоимости насосов, которые поднимают воду из медных и оловянных рудников поэтому работают над улучшением парового насоса.
Они совмещают 2 элемента которые отдельно изобретены: поршень французского изобретателя 17 века Дени Папина и паровой насос английского механика Томаса Севери. В простейшем двигателе Ньюкомена поршень связан цепью с большим коромыслом, как двуплечий рычаг. Насос через цепь присоединялся с противоположным концом коромысла. При рабочем ходе поршень поднимается под действием пара.
После этого холодная вода, налитая снаружи, конденсируется в пар и создает вакуум. Вакуум заставляет поршень спуститься в цилиндр. Цепь тащит вниз один конец коромысла, активируя насос на другом конце.
Как это часто бывает в развитии науки и техники именно авария дала новому изобретению стимул для дальнейшего совершенствования. В одном из швов цилиндра появилась трещина. В результате немного холодной воды, чтобы стекать наружу, попала в цилиндр. Она создала вакуум настолько быстрый и настолько сильный что появилась энергия способная двигать коромысло.
С этим событием обнаруживается еще одна особенность парового двигателя. Во всех вновь разработанных двигателях, которые вскоре начинают работать в шахтах Англии, пар конденсируется струей холодной воды, впрыскиваемой в цилиндр.
Первый из работающих двигателей был установлен в 1712 году в угледобывающей шахте возле замка города Дадли. Он успешно работал здесь уже много лет, как первый из многих в горнодобывающих районах Великобритании. Машина, несомненно, нарушает патент механика Томаса Севери, потому что нельзя отрицать, что она работает «по двигательной силе огня». Но отдельно изобретение Томаса Севери не имело большого коммерческого успеха. Изобретатели 18 века пришли к мировому соглашению, подробности которого не известны.
Даже с улучшениями изобретателей эти машины подходят только для медленной неустанной работы в шахтах. Доказательства более широкого потенциала парового двигателя должны будут ждать изобретательского гения Джеймса Уотта. В 1774 г. Джеймса Уотт построил первую паровую машину эффективнее двигателя Ньюкомена.
Ртутный термометр
Габриэль Даниэль Фаренгейт, немецкий стеклодув и приборостроитель, работающий в Голландии, заинтересован в улучшении конструкции термометра, который используется уже полвека. Спирт быстро расширяется с повышением температуры с совершенно нерегулярной скоростью расширения. Это создает неточные измерения и техническую проблему дуть стеклянные трубки с очень узкими отверстиями.
К 1714 году Фаренгейт добился больших успехов на техническом фронте, создав два отдельных спиртовых термометра, которые относительно точно показывают нагретость. В этом же году он знакомится с исследованиями французского физика Гийома Амонтона по термическим свойствам ртути.
Ртуть расширяется меньше, чем спирт (примерно в семь раз меньше при том же повышении температуры), но это происходит более последовательно. Он строит первый ртутный термометр, который впоследствии становится стандартным.
Остается проблема, как откалибровать термометр, чтобы показать градусы температуры. Единственным практическим методом является выбор двух температур, которые могут быть установлены независимо друг от друга, пометить их на термометре и разделить промежуточную длину трубки на несколько равных значений.
В 1701 году Ньютон предложил температуру замерзания воды для нижней шкалы и температуру человеческого тела для верхней границы. Фаренгейт, привыкший к холодным зимам Голландии, хочет включать температуру ниже точки замерзания воды. Поэтому он принимает температуру крови для верхней части его шкалы, а температуру замерзания соленой воды для нижней крайности.
Измерение обычно производится кратно 2, 3 и 4, поэтому Фаренгейт делит свою шкалу на 12 секций, каждая из которых делится на 8 равных частей. Это дает ему в общей сложности 96 градусов, ноль является точкой замерзания рассола и 96° (в его несколько неточном чтении) средняя температура крови человека. С его термометром, откалиброванным на этих двух точках, Фаренгейт может давать показания для точки замерзания (32°) и температуры кипения (212°) воды.
Более логичным был швед Андерс Цельсий который предложил в 1742 году свою шкалу. Его стоградусная шкала показывает температуру замерзания и кипения воды как 0° и 100°. Во многих странах эта менее сложная система внедряется более двух столетий. Это была история изобретения термометра.
Хронометр
Изобретения 18 века назрели в части местоопределения. Два столетия океанских путешествий, начиная с первых европейских открытий, сделали все более важным, чтобы капитаны судов — будь то в морском или торговом бизнесе могли точно рассчитать свое положение в любом из морей мира. С помощью простой и древней астролябии звезды показывают широту. Но на вращающейся планете, долгота определяется сложнее. Для определения долготы необходимо знать, сколько времени, прежде чем можно узнать, что это за место.
Важность этого становится очевидной, когда британское правительство в 1714 году предлагает огромный приз в размере 20 000 фунтов стерлингов любому изобретателю 18 века, который сможет придумать часы, способные поддерживать точное время в море.
Условия были достаточно жесткие на то время. Чтобы выиграть приз, хронометр (торжественно научный термин для часов, впервые используемый в документе) должен быть достаточно точным, чтобы вычислить долготу в пределах тридцати морских миль в конце путешествия в Вест-Индию. Это означает, что в бурных морях, сырых соленых условиях и резких перепадах температуры прибор должен терять или набирать не более трех секунд в день — уровень точности, непревзойденный в это время лучшими часами в самых спокойных лондонских гостиных.
Вызов принимает линкольнширский плотник и часовщик самоучка Джон Харрисон (1693-1776). Ему понадобилось почти шестьдесят лет, прежде чем он выигрывает деньги. К счастью, он живет достаточно долго, чтобы забрать их.
К 1735 Гаррисон построил первый хронометр, который он считал соответствующим необходимым стандартам. В течение следующей четверти века он заменяет его тремя улучшенными моделями, прежде чем официально пройдет тест правительства. Его нововведения включают подшипники которые уменьшают трение, утяжеленные балансы соединенные спиральными пружинами для того чтобы уменьшить влияния движения, и использование 2 металлов в балансирной пружине, чтобы справиться с расширением и сужением по изменению температуры.
Первые «морские часы» Гаррисона в 1735 году весят 33 килограмма и почти метр во всех измерениях. Его четвертый экземпляр, изготовленный в 1759 году, больше похож на круглые часы с 15 см в диаметре. Именно этот хронометр выдерживает морские испытания.
Изобретатель Лаэннек и стетоскоп
Рене Лаэннек, врач больницы Некер в Париже, специализировался на заболеваниях грудной клетки. Два события 1816 года дают ему представление о значительном вкладе в медицинскую практику.
Гуляя во дворе Лувра, он видит детей, играющих в акустическую игру с длинной веткой. Мальчик царапает по одному концу дерева, его друг другим концом приложенным к уху слышит ясно звук. Вскоре после этого Лаэннека посещает пациентка, слишком пухлая, чтобы ее сердцебиение было легко различимо, но слишком молодая, чтобы он мог прижать ухо к груди с приличием. Следуя примеру мальчиков, он закатывает лист бумаги в трубочку. Он мягко кладет один конец на грудь дамы, а другой-на ухо.
Лаэннек удивлен, обнаружив, что через трубку он слышит сердце с гораздо большей ясностью, чем с ухом на груди пациента. Он наткнулся на изобретение 18 века — принцип стетоскопа (от греческого stethos — груди, scopein — наблюдать).
Лаэннек теперь строит полую деревянную трубку длиной около 20 сантиметров с концами, предназначенными для плотного прилегания к груди и уху. Он проводит три года, анализируя странные и часто бурные звуки, которые доходят до него, когда пациенты дышат. Поначалу он не может их истолковать. Но он отмечает разнообразие звуков, слышимых у неизлечимо больных пациентов и наблюдает за состоянием их легких и сердца.
С помощью этого средства Лаэннек способен идентифицировать и описать характерные звуки различных стадий бронхита, пневмонии и — что все более важно, как одно из самых распространенных заболеваний XIX века — туберкулеза. Исследования Лаэннека опубликованы в 1819 году в Traité de l’auscultation médiate (Трактат о посреднической Аускультации). Аускультация, или прослушивание тела для диагностических целей, до сих пор всегда было с ухом врача, прижатым к телу пациента. Стетоскоп становится опосредующим инструментом.
Позже изобретением 18 века предложено трубка из резины как более удобная. А в 1852 году вводится знакомая современная версия, позволяющая врачу пользоваться обоими ушами.
Контактные линзы
Немецкий физиолог Адольф Фик шлифует стеклянные линзы в 1887 году до очень точной и необычной формы. Они должны точно соответствовать поверхности глаз пациента. Эти изобретения 18 века как пара очков, вместо того, чтобы быть поддержанными на носу, цепляются за глаза.
Контактные линзы остаются странностью (и, без сомнения, очень тревожной), пока они не начнут изготавливаться из пластика в 1940-х годах. После этого смелая простая идея немецкого физиолога доказывает свою ценность в ошеломляющем диапазоне адаптаций — таких как мягкие линзы, линзы длительного ношения, одноразовые линзы, линзы для изменения цвета глаз и даже бифокальные заменяющие очки для зрения.
Промышленная революция | 10 главных изобретений
Прядильная машина Дженни
В 1764 году британский плотник и ткач Джеймс Харгривс изобрел устройство, которое он назвал крутящейся Дженни. Она выполнила сложную задачу — тянула и скручивала хлопчатобумажную ткань, чтобы получилась прочная нить. Считается, что Дженни не хватало двигателя, поскольку это был вращающийся двигатель. Машина имела восемь шпинделей и увеличила производительность рабочих в восемь раз. Хотя нить была недостаточно прочной, прядильная Дженни могла поместиться в небольшом коттедже и обслуживаться неквалифицированными рабочими, включая детей, и поэтому была чрезвычайно популярной. Кроме того, она была предшественником кадра воды по Аркрайту в 1768, производящего более сильную нить спиннинга около 100 бобин. В 1771 году Аркрайт установил водяной каркас на своей хлопчатобумажной фабрике в Кромфорде, Дербишир, на реке Дервент, сделав ее первой фабрикой, которая завершила процесс производства сырья для готовой ткани в одной точке. Это сыграло значительную роль в создании фабричной системы, поскольку он сочетал в себе мощность (воду), машины и непрерывный производственный процесс с практикой трудоустройства, которая будет подражать в последующие годы.
Прядильный станок, которая использовалась на текстильных фабриках
Паровой двигатель
Паровой двигатель является определяющей инновацией первой промышленной революции в Англии. Он состоит из энергии, лежащей в основе передовых изобретений в области текстиля (силовой ткацкий станок, вращающийся мул) и транспорта (паровозы и корабли). Паровой двигатель стал одной из основных причин перехода от власти человека к мощности машины. В 1712 году британский торговец железом Томас Ньюкомен объединил идеи британского инженера Томаса Савери и французского физика Дени Папена для создания парового двигателя с целью подъема воды из жестяных шахт. Двигатель производил насосное действие, но не вращался и был дорогим в эксплуатации. В 1760-х годах Джеймс Уатт, шотландский производитель инструментов, работал вместе с некоторыми профессорами из Университета Глазго над усовершенствованием двигателя Ньюкомена. Он значительно улучшил энергопотребление и экономическую эффективность машины, адаптировав свой двигатель, чтобы в конечном итоге производить вращательное движение и это расширило его возможности за пределы горнодобывающей промышленности.
Паровой двигатель Уатта
Силовой ткацкий станок
В 1784 году Эдмунд Картрайт посетил фабрику Ричарда Аркрайта, где производилось массовое прядение хлопка. Впечатленный масштабами производства, он пришел к выводу, что как только истечет срок действия патента Аркрайта на прядение, многие фабрики появятся повсюду и производство будет стремительно расти. Следующим очевидным шагом было бы плетение ткани в большом масштабе. Поскольку простое плетение требовало только трех движений, которые должны были следовать друг за другом по порядку, их было бы легко создать и повторить. В 1785 году Картрайт подал заявку на патент для своего силового станка, но машина нуждалась в улучшении. Два года спустя ткацкий станок был приведен в действие паром, и работа велась механически, но проблема сломанных нитей сохранялась. Силовые ткацкие станки стали чрезвычайно популярными в 1800-х годах с помощью нескольких настроек и нововведений. По оценкам, к 1850 году в Британии насчитывалось 250 000 ткацких станков, из которых почти 177 000 были в Ланкашире.
Ткацкий станок 1890-х годов
Швейная машина
Хотя было получено много патентов на швейные машины, большинство из них оказались неэффективными и не увенчались успехом. Первая американская швейная машина челночного стежка была изобретена Уолтером Хантом в 1832 году, но говорят, что он не запатентовал свое изобретение, думая о безработице, которую она может вызвать. В челночной машине игла проталкивалась через ткань и создавалась петля на другой стороне; челнок на дорожке затем пропусткал вторую нить через петлю. В 1845 году Элиас Хоу создал эффективную швейную машину, запатентовавшую метод челночного стежка. Первая машина объединила все разрозненные элементы прошлых полувековых инноваций в современную швейную машину. Устройство, придуманное английским изобретателем Джоном Фишером в 1844 году созданно немного раньше, чем очень похожие машины, придуманные Исааком Мерриттом Зингером в 1851 году, в которых использовалась ножная педаль, а не ручная рукоятка. Однако из-за неудачной подачи патента Фишера в Патентное ведомство, он не получил должного признания за современную швейную машину, и Зингер выиграл преимущества патента. Изобретение швейной машины навсегда изменило способ изготовления одежды и позволило использовать ее для массового производства.
Швейная машинка Зингер
Телеграф
В 1800 году итальянскому физику Алессандро Вольту удалось создать батарею, которая накапливала электрический ток и позволяла использовать его в контролируемой среде. Двадцать лет спустя датский физик Ганс Кристиан Эрстед продемонстрировал связь между электричеством и магнетизмом. Эти два открытия привели к появлению в 1837 году британской команды Уильяма Фотергилла Кука и Чарльза Уитстона, создавшей телеграф Уитстона. Тем не менее, около 1836 года американец Сэмюэл Морс с помощью Леонарда Гейла и Альфреда Вейла изобрел однопроводный телеграф, который был намного эффективнее и проще в использовании. Машина работала путем передачи электрических сигналов по проводам, проложенным между станциями. В дополнение к помощи в изобретении телеграфа, Сэмюэль Морс разработал знаменитую азбуку Морзе, которая присваивала множество точек и тире каждой букве английского алфавита и позволяла просто передавать сложные сообщения по телеграфным линиям. В 1844 году в США была открыта первая телеграфная служба между Балтимором и Вашингтоном, а в 1847 году Сэмюэл Морс получил патент на свой телеграф. Телеграф изменил лицо связи и заложил основу для будущих инноваций телефона, факса и в сети Интернета.
Конвертер Бессемера
Доменные печи использовались в Индии и Китае с древних времен для химического восстановления и физического превращения оксидов железа в жидкое железо. Во время первой промышленной революции в Британии, когда железо требовалось для гальванизации всех основных отраслей промышленности, в железных печах Британии появилось много инноваций. Использование Горячего дутья, запатентованного шотландским мастером Джеймсом Бомоном Нилсоном в 1828 году, стало крупным прорывом. Нейлсон понял, что топливная эффективность печи может быть увеличена почти в 3 раза посредством продувания ее горячим, а не холодным воздухом. Но самое важное новшество в сталелитейной промышленности пришло от англичанина Генри Бессемера в 1856 году. Работая над обычной печью, он обнаружил, что один только горячий воздух превратил железные части снаружи в сталь. Он перепроектировал свою печь так, чтобы она пропускала воздух под высоким давлением через расплавленный чугун, используя специальные воздушные насосы. Это казалось нелогичным, поскольку воздух под высоким давлением охлаждает утюг. Однако кислород в нагнетаемом воздухе воспламенял кремний и углеродные примеси в железе, запуская петлю положительной обратной связи. Это подняло температуру процесса, делая железо еще более горячим, следовательно, сгорало больше примесей, производя партию более горячего и более чистого расплавленного железа, конвертируемого легче в сталь. Процесс продолжался для достижения хорошей низкой стоимости стали и изменил лицо черной металлургии.
Конвертер Бессемера, Музей острова Келхэм, Англия
Динамит
Лампа накаливания
Одна из ранних лампочек накаливания Томаса Эдисона
Двигатель внутреннего сгорания
До конца 19 века паровой двигатель был основным источником мощности двигателя. Двигатели внешнего сгорания, такие как пар, нуждались в подаче энергии в рабочую жидкость, такую как вода под давлением. Двигатель внутреннего сгорания обычно относится к двигателю, в котором сгорание прерывистое, например, более привычные четырехтактные и двухтактные поршневые двигатели. В 1804 году франко-швейцарский изобретатель Исаак де Риваз создал двигатель внутреннего сгорания, который считается первым в своем роде в мире. Однако, этот двигатель не был коммерчески успешным. Бельгийскому инженеру Жан Ж. Ленуару приписывают первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания, созданный в 1858. Тем не менее, немецкий инженер Николаус Август Отто в 1876 году успешно разработал двигатель сжатого заряда внутреннего сгорания, который работал на нефтяном газе и привел к современному двигателю внутреннего сгорания. Создание двигателя внутреннего сгорания и автомобиля оказало серьезное влияние на промышленность и процессы, используемые производителями.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания Николая Отто
Современная сборочная линия
Линия сборки — это линия рабочих и оборудования завода, по которой собираемый продукт последовательно переходит от эксплуатации к эксплуатации до завершения. Рэнсом Ели Олдс считается пионером в американской автомобильной промышленности. Помимо других его достижений, ему приписывают создание и патентование современной сборочной линии в 1901 году. Переход на этот процесс позволил его автомобилестроительной компании увеличить производство на 500 процентов за один год.
Олдс был первым, кто использовал стационарную сборочную линию в автомобильной промышленности до того, как Генри Форд создал свою движущуюся сборочную линию. У бренда Олдсмобайл появилась возможность создавать автомобиль с низкой ценой, простой сборкой и стильными функциями. Их машина, Олдсмобил Карвед Дэш, была первой серийно выпускаемой в больших количествах.