Розвиток транспортних засобів та машинобудування у Європі сер. XVIII – поч. ХІХ ст.

Розвиток транспортних засобів та машинобудування у Європі сер. XVIII – поч. ХІХ ст.

Промислова революція - це період переходу від аграрного до індустріального суспільства у країнах Західної Європи та Північної Америки.

Промислова революція почалася у кінці  XVІІІ ст. у Великій Британії. До промислового перевороту у виробництві переважала ручна праця за допомогою простих інструментів та найбільш простих машин. Індустріалізація ознаменувала перехід до масового виробництва, фабрик та заводів, а також бурхливий розвиток науки. Значну роль у промисловій революції відіграла металургія та текстильна промисловість. Поширення парового двигуна вплинуло на розвиток транспорту, торгівлі та банківської справи.

Процес індустріалізації покращив життя людей, але також викликав нові соціальні проблеми, які були пов’язанні з перенаселенням міст та працею на заводах та фабриках.

До промислової революції, переважна більшість людей жили в невеликих сільських поселеннях, де власноруч виробляли  більшу частину своєї  їжі, а також одяг, меблі та інструменти. Найкращі виробництва знаходилися в будинках або в невеликих сільських магазинах, за допомогою ручної праці.

Певний ряд чинників сприяв початку промислової революції в Британії, серед яких можна виділити поклади залізної руди та вугілля, що дозволило розвивати металургію. Британське суспільство було політично та соціально стабільним, що дозволяло спокійно займатися виробництвом. Наявність великої кількості колоній дозволяла отримувати сировину для промисловості, а також слугувала місцем ринком для збуту товарів.

Оскільки попит на англійські товари збільшився, купцям були необхідні більш кращі економічні методи виробництва, що призвело до зростання механізації та розширення фабричної системи.

Одним з перших видів промисловості, яких токрнулася індустріалізація було прядіння. Прядіння було відомо людині з найдавніших часів. Ручне прядіння в кінці 18 століття змінюється машинним: в 1769 році. англієць Аркрайт (рис. 2)винайшов машину, яка приводиться в рух водою. (рис. 1)За цим винаходом відбулася низка інших і протягом 100 років (до кінця 19 ст.) Продуктивність праці прядильників зросла в 500 разів, а вартість пряжі зменшилася в 25 разів.

Винахідником діючої моделі парового двигуна є античний вчений Герон Александрійський. (рис. 3) Серед рукописів Леонардо да Вінчі є опис гармати, яка мала викидати ядра силою пари. Однак лише у XVIII столітті парова машина стала справжнім приводом для різноманітних верстатів та механізмів.

Власне розвиток шахт у Великобританії став основним поштовхом для винаходу і удосконалення парових машин, в першу чергу як парових насосів. Чим глибше спускалися шахтарі, тим гострішою ставала потреба у відкачуванні води із забоїв. Отож, необхідність розробки механічного приводу була нагальному.

 Широке застосування парових машин у промисловості розпочалося завдяки англійському винахіднику Томасу Ньюкомену та його помічнику Джону Коулі, які створили у 1705 – 12 роках потужний водяний насос (рис. 4) із паровим приводом, який використовувався для відкачування води із шахт у Стаффордширі.

Головним недоліком цієї машини було те, що робочий циліндр одночасно використовувався і в якості конденсатора водяної пари. Через це доводилося почергово то нагрівати, то охолоджувати робочий циліндр і витрата палива була дуже велика. Цікаво, що останній паровий насос Ньюкомена був демонтований на англійській шахті у 1934 році. З огляду на значне поширення, парові машини стали об’єктом активних наукових досліджень і вдосконалень. Одним із перших у своїй паровій машині поступальний рух поршнів перетворив у обертовий рух головного валу російський інженер і винахідник Іван Ползунов на початку 1760-х років (рис 5). Він збудував кілька потужних пар  ових насосів, а також двоциліндровий паровий двигун із обертовим рухом вихідного вала. Нажаль через хворобу і передчасну смерть Ползунов не зміг завершити почату роботу.

В 1765 році Джеймс Уатт конструює удосконалену машину Ньюкомена із конденсатором пари. В цій машині до обох сторін циліндра було підведено дві трубки – через нижню пара подавалася із котла, а через верхню – надходила у конденсатор, виготовлений із двох тонкостінних вертикальних металевих трубок, з’єднаних між собою короткою горизонтальною трубкою із отвором, який закривався краном. Дно цих трубок було з’єднане іще із третьою вертикальною трубкою, яка відігравала роль повітряного відвідного насоса. Трубки, які створювали конденсатор-холодильник, а також повітряний насос були занурені у посудину із холодною водою. Парова трубка була з’єднана із котлом, із якого пара випускалася у робочий циліндр. Коли пара заповнювала циліндр, паровий кран закривали і піднімали поршень повітряного насоса конденсатора через що у ньому виникало розрідження. Пар потрапляв у холодильник і конденсувався там, спричиняючи рух поршня машини..

Кінець XVIII століття був у Англії епохою промислового буму. Шахти, металообробні підприємства, мануфактури по виготовленню сукна та тканин потребували потужних і швидких двигунів.

Першим транспортним засобом із паровим двигуном була повозка Ніколя-Жозефа Кюньо (рис. 6).  Її винахідник, офіцер артилерії, таким чином намагався полегшити транспортування важких гармат – таку задачу поставив перед ним військовий міністр Шуазель. У 1769 – 71 роках Кюньо побудував прототип свого транспортного засобу, який виявився настільки громіздким та неповоротким, що під час випробувань на вулицях Парижа пробив стіну будинку.

Після невдалих випробувань парова повозка Кюньо стала експонатом музею мистецтв та ремесел у Парижі де зберігається і нині. Роботи по удосконаленню парового автомобіля Кюньо припинив, оскільки Шуазеля було усунуто від влади і винахідник позбавився протекції.

У 1801 році Ричард Тревітік сконструював і випробував на вулицях містечка Кемборна, а також на дорозі до Плімуту паровий автомобіль (рис. 7), який рухався зі швидкістю понад 10 кілометрів на годину. Саморухомий екіпаж Тревітіка мав привідні задні колеса дуже великого розміру – за рахунок цього винахідник підвищив швидкість руху свого екіпажу, а також забезпечив можливість його їзди по поганим дорогам.  Проте через значну масу екіпаж Тревітіка міг рухатися тільки по брукованим дорогам. Під час руху пасажирів дуже трясло, оскільки іще не існувало ні досконалих ресор, ні пневматичних шин.

Перший паровоз Тревітік сконструював у 1803 році у Південному Уельсі на заводі Самюеля Гемфрі. Винахідник заключив із власником заводу парі на 500 фунтів (величезну на той час суму), що за один раз перевезе по існуючій колії із кінною тягою з допомогою свого паровоза все залізо, виготовлене на заводі за день. До початку 1804 року паровоз був готовий і 21 лютого від повіз по 15-кілометровій залізниці п’ять вагонів, у яких було навантажено 10 тон металу та 70 пасажирів. Паровоз розвивав із вантажними вагонами швидкість 8 км/год., а без навантаження його швидкість сягала 25,7 км/год. Річард Тревітік у тому ж 1804 році отримав британський патент на винахід парового локомотива.

Паралельно із будівництвом і вдосконаленням локомотивів, покращується будова колії. Перші рейки, які використовувалися на промислових залізницях, мали незначну довжину. Окрім того, вони не додатково не з’єднувалися між собою, а просто кріпилися через металеві підкладки до кам’яних подушок. Стефенсон вдосконалив конструкцію рейкових стиків, в тому числі запровадивши скріплення рейок між собою за допомогою стикових накладок. Також він проводив експерименти, щодо оптимального профіля рейки. Як перед ним і Тревітік, Стефенсон вважав оптимальним профілем голівки рейки грибоподібний. Ним було сконструйовано кілька типів профіля рейки, один із яких після вдосконалення Віньйолем у 1830-х роках використовується і понині.

Власне завдяки залізницями Галичина, Буковина та Закарпаття перестали бути «глухим кутом Європи» і активно включилися в економічні процеси не тільки Австро-Угорщини, але й усієї Європи… Цікаво, що прогресивні люди Австрії та Галичини зрозуміли важливість будівництва залізниць іще в ті часи, коли Стефенсон будував перші залізниці.

Важливу роль в розвитку промисловості відіграли доменні печі — це складні споруди з вогнетривкого матеріалу із зовнішньою сталевою обшивкою (рис. 8). Висота сучасних доменних печей сягає 30 м, а внутрішній діаметр — до 6 м.                                                                                     З 1500 р. до 1700 р. світова виплавка чавуну зросла приблизно з 60 тис. т до 104 тис. т. (в 1,7 разів), а за все XVII ст. з 104 тис. т до 278 тис. т (1790), тобто в 2,67 разів. А за наступні 80 років з 1790 по 1870 виплавка чавуну склала 12 млн т, що в 43 рази більше ніж у 1790. На частку Англії припадало в 60 роках XIX ст. понад 50% всього виплавленого чавуну. Але в другій половині XIX ст. Англію за темпами розвитку чорної металургії обігнали США та Німеччина.                                                                                                                               Отже, промислова революція в західній Європі набрала значних обертів. Винахідники почали конструювати перші прототипи автомобілів. Промислових агрегатів, тощо. Пізніше явище промислової революції поширилося ні інші країни Європи, що стало наслідком поліпшення життя людей.