Технические открытия и изобретения в XI-XV веках

Оглавление : 1. Введение . 2. Металлургия и металлообр аботка . 3. Усовершенствование водяного двигателя . 4. Химические производства . 5. Строительная техника . 6. Наука . 7. Энергетика . 8. Великие географические о ткрытия . 9. Огнестрельное оружие . 10. Книгопечатание . Введение : Рост городов и образование централи зованных государств в Западной Европе способс твовали подъему культуры . По ср авнению с ранним средневековьем сильно продвинулись техника производства , образование , наука и и скусство. Крестьяне и ремесленники прод олжали накапливать трудовой опы т и улучшать орудия труда . Поэтому в 11-15 веках в развитии техники были достигнуты нов ые успехи. Металлургия и металлообработка : Развитие и совершенствование орудий производства , разработка новых конструкций огнестрельного оружия и , в особенности , артиллерийского вооружения , развитие ремесла и торговли – всё эт о значительно увеличивало потребность в металле . Феодальный период характ еризуется дальнейшим совершенствованием обработки железа и освоением в период мануфактуры непрерывного доменного процесса выплавки чугуна из ру ды . Благодаря использованию водяного колеса и мехов в домнах д остигалась очень высокая тем пература : желе зная руда плавилась и из неё образовывалс я жидкий чугун . Из чугуна отливали различные изделия , а путём его переплавки получали железо и сталь . Для плавк и металлов в домнах применяли не только древесный , но и каменн ый уголь , если вблизи имелись его залежи . Металл обрабатывали на специальных станка х : токарных , шлифовальных , винторезных . Технический уровень металлургии начальный период феодализма был очень низким . Выплавка железа велась в сыродутных горнах или в неб ольших шахтных печах . Процесс выплавки отличался гр омадной трудоёмкостью и был малопроизводителен : до 70% метал ла оставалось в шлаках , суточная производительность не превышала 50 килограмм железа . Для увеличения производи тельности печей необходимо было уве личива ть их высоту , а это , в свою оч ередь , выдвигало необходимость и нтенсификации дутья . Задача была решена путём перехода от ручных мехов к мехам с приводом от водяных колёс . Важность непрерывной под ачи воздуха в печь была установлена в процессе многов екового опыта железоделател ьного производства . Слово “ домна ” происходит от древнерусского слова “ дме ние ” – дутьё . Отсюда же назв ание железоделательных печей в древней Руси – “ домница ”. Применение водяного коле са для привода воздушных мехов привело к уве личению высоты печей до 3-4 метров и позволило поднять суточную производительност ь печи до 1 тонны , уменьшив при этом вдвое отходы металла в шлаке . Инструмент для обработки металла всё более специализируется ; создаются различны е металлообрабатывающие ст анки – токарный , св ерлильный , но все они бы ли весьма примитивны и маломощны. Русское медное литьё , так же к ак и русское железо , славилось во всём мире и служило предметом вывоза за границу . Известно , что по заказу английского правительства в Москве были отлиты колокола , установленные на колокольне Вест минстерского аббатства в Лондоне . Толчок к созданию простых механизмов дало усовершенствование первого а втомата – механических часов . Первые ч асы приводились в движение тяжестью гирь . Позднее были создан ы карманные часы с тугой с вёрнутой пружиной . Часовые зубчатые колёса использовали для передачи движения и в других механ измах . Появились удобные и прочные механизмы , облегчившие труд человека при подня тии тяжестей в горном и строительном деле : вороты , д омкраты , подъёмные краны , поршневые насосы . Для прокладки и очистки к аналов применялись землеройные машины . Усовершенствовани е водяного двигателя : В горном деле и ремесле стали применять водяной двигатель . Вод яное колесо использовали на мельницах : в с тремите льный поток воды погружали нижнюю часть к олеса , оно вращалось и приводило в движение тяжёлые жернова . Такое колесо называлось нижнебойным . Позднее было изобретено верхнебойное колесо : оно приводилось в движение силой падающей на него воды и враща лось быстрее , чем нижнебойное . Реку пере гораживали плотиной и отводили от неё жел оба – узкие каналы для стока воды . Вода устремляла сь в жёлоб и падала сверху на лопасти колеса , у скоряя его движение . При обработке металла этим колесом приводили в движени е молот весом до одной тонны . В производстве бумаги с помощью водяного двигателя поднимали и опускали прессы , в горном деле – поднимали и дробили руду , откачивали воду из шахт . Это позволяло рыть б олее глубокие шахты . Химические про изводства : В резул ьтате развивавшейся прои зводственной деятельности человека были открыты и исследованы свойства различных новых в еществ и материалов , что способствовало расширению исполь зования ранее скрытых богатств природы . В процессе осв оения металлургии , стекольного пр оизводства , изготовления эмале й и красок был накоплен целый ряд цен ных опытных данных . Широкое распространение получили такие производства как , как дубильное , красильное , изготовление спиртных напитков , лекарств . Освоению новых веществ и материалов в бо льшой степени спо собствовала алхимия . В нашей стране также в елась интенсивная работа по добыче и обра ботке разнообразных веществ и сотавов . Россия очень б огата сырьём . Богатство сырьём являлось важной предпосы лкой к развитию отечественных химических про изводств и различных промыслов . С давних времё н на Руси существовали солеварные промыслы . Ещё в XV веке русс кие мастера для добывания рассола умели с ооружать буровые скважины глубиной до 60-70 метро в . Солеварное производство было прибыльным для государства , так как на соль устанавливался налог . Благодаря этому соляные промыслы поощрялись государством и получили большое развитие в разных местах . В частности на Урале (Пермские и Сольвычегодские ) , близ Нижнего Н овгорода (Балахнинские ) и другие . Для обороны ст ра ны нужен был порох , а для его производства требо вались сера и селитра , которые в значительных количеств ах добывались в России . Так , например , производство селитры при поддержке правительства получило большое развитие , особенно в районах Воронежа , Курска , Ельца и в других местах . Издревле на Ру си была распространена химическая обработка д ревесины . По производству смолы , дёгтя , скипидарного масла , канифоли русские промыслы справедлив о считались лучшими . Многие продукты химических производс тв шли на экспорт . Строительная т ехника : В период становления феодального об щества задачи , встававшие перед строительной техникой , определялись необходимостью сооружения укреплённых опорных пунктов (крепостей , феодальных замков , фортов , укреплений ) правящего класса . Церковная идеология , господствовавшая в период феодализма , оказывала сильное влияние на развит ие архитектуры и строительного дела : самыми величествен ными зданиями были храмы , соборы , замки . Выполняя со циальный заказ правящего класса , строители эпохи феодал изма освоили методы сооружения громадных зданий . На Руси строительное дело и архитектура получили самобытное раз витие , достигн ув выдающихся успехов . Русское зодчество этого времени носило ярко выраженный национальный характер , являясь отра жением достиже ний русской культуры . По двум направлениям развивалась техника транспортного строительства . Кроме ста рого направления – постройки сухопутных доро г с различными методами преодоления водных препятствий (переправы и мосты ) , всё более широ кое развитие приобр етает организация водн ых путей сообщения . Сооружаются судоходные каналы , шлюзы , механизированные п еревалы судов через гребни водоразделов . Начинается соор ужение морских портов с причальными стенками , волнорезами ; осваиваются дноуглубительные работы с приме нением специальных снарядов . На сухопутных путях сообщения значительное развитие получило мостост роение . Если в мостостроении техника рабовладельческого пер иода применяла только арки каменной кладки , то в течение феодального периода (помимо того , что арк а получила своё дальнейшее развитие , став длиннее , легче , изящнее ) были о существлены принципиально новые системы мостов . Эти новые системы основывались на использовании металл а в мостостроении , позволившего освоить две новые конс труктивные формы : литые бал ки (или фермы ) и подве сные мосты , впервые осуществлённые в Китае . Развитие науки : Родиной таких выдающихся произведений , как порох и компас , я вляется страна древнейшей культуры - Китай . Наиболее широкие обобщения были сделан ы в механике и во многих отраслях этой науки . Статика древних механиков прежде всего дополнилась динамикой , первые основы которой для движен ия твёрдых тел разработал Галилей . Своё дальнейшее разв итие динамика твёрдых тел получила в рабо тах французских учёных Декарта , Даламбера и Л агранжа . Наибо лее широкое обобщение механика получила в трудах И . Ньютон а , установивше го всеобщность ряда законов механики . В механике жид ких тел благодаря трудам голландского учёного Стевина , французского философа Паскаля , швейцарских учёных , работавших в России , членов Санкт-Петербургской Академии наук Д . Бернули и Э йлера были установлены фундаментальные закономер ности . Такое развитие механики не случайно . Мануфактурная промышленность с её споради ческим применением машин явилась базой для развития , п рове рки и формулировки основных положений механики . Законы механики , распрост ранённые на солнечную систему , привели к замене гео центрической системы Птоломея гелиоцентрической системой , созданной польским учёным Николаем Коперником , по дтверждённой трудами н емецкого астронома Кеплера и обобщённой Ньютоном . Энергетика : Значительный рост производительных сил феодального периода в значительной мере был обусловлен заменой мускульной энергии чел овека и животных энергией неорганических исто чников природы – вод ы и ветра , широким примене нием в качестве двигателя водяного колеса . Использование водяных и ветровых двигателей расширяется по мере роста масштабов производства таких мануфактур , как размол зерна , по дъём воды , дробление руды , нагнетание воздуха в плави льные печи . Что же касается мелких мастерских и цеховых предприятий , то там в основном использова лась мускульная энергия человека . Ветровая энергия всё шире стала применяться прежде всего для движения судов под парусами . Водяное колесо постепенн о сов ершенствовалось . Сооружение плотин позволило пере йти от свободно стоящих в потоке колёс к средненаливным , а с ростом плотин и к верхн еналивным колёсам , дающим более высокий К . П . Д .( Коэффициент Полезного Действия ) и позволяющим получить большую мощность. Начиная с 14-15 веков , чи сло гидросиловых установок в разных странах Европы значительно увеличивается . По сохрани вшимся архивам данным наиболее ранние упомина ния о применение водяных колес в нашей стране относятся к 14 веку . О водяных мел ьница упоминается в грамоте подольско го князя , относящейся к 1375 году . В завещании Дмитрия Донского , датированном в 1389 г ., упом инается о мельницах , устроенных на реках Я узе и Ходынке под Москвой. О достижениях гидроэнергетики периода феодализма можно судить по таким со ор ужениям , как , например , Лондонская водокачка , во доподъемное устройство в Марли (Франция ) и гидросиловая установка Фролова на Алтае. Великие географические открытия : Великие географические открытия европейских путешественников конца 15 века явили сь следствием бурно го развития производительных сил в Европе , роста торговли со странами Востока , не хватки драгоценных металлов в связи с раз витием торговли и денежного обращения . В конце 15 века широкое распространение получило учение о шарообразности Земли , расширились знани в области астрономии и географии . Были усов ершенствованы навигационные приборы (компас , астролябия – прибор для измерения углов с целью определения местонахождения корабля по расположению звёз д ) , появился новый тип парусного судна – карав елла . Первыми начали поиски новых морских путей в Азию португальские мореплаватели . В начале 60-х годов 15 века они захват или первые опорные пункты на побережье Аф рики , а за тем , продвигая сь на юг вдоль её западного побережья , открыли остр ова Зелён ого мыса , Азорские острова . Одновременно на поиски новых торговых путей устремились и испанцы . В 1492 году испанские король Фердинанд и королева Из абелла приняли проект генуэзского мореплавателя Христофора Колумба (1451-1506) достичь берегов Индии , плывя на запад . 3 августа 1492 года из Палоса – одного из лучших портов атлантического побережья Испании – отплыла флотилия Колумба , состоявшая из трёх кораблей – “Санта Мария” , “Пинта” и “ Нинья ” , экипажи которых насчитывали 120 человек . Во время первого пут еше ствия были открыты острова Куба , Гаити и ряд более мелких . В 1492 году Колумб вернулся в Испан ию , где бы л назначен адмиралом всех открытых земель и получил право на 1 /10 всех доходов . Впоследствии Колумб сове ршил ещё три путешествия в Америку . Однако после возвращения из последнего путешествия он был лишён всех доходов и привилегий и умер в бедности . Открытия Колумба застави ли поторопиться португальцев . В 1497 году и Лисабона отплыл а флотилия Васко да Гаммы (1469-1524) для разведки путей вокруг Африки . Об огнув мыс Доброй Надежды , он вышел в Индийский океан . С помощью арабского лоцмана 20 мая 1498 года эскадра Васко да Гаммы вошла в индийский порт Каликут . Морской путь в стран у сказочных богатств был открыт . Отныне португальцы стали ежегодно снаряжать до 20 корабле й для торговли с Индией . Благодаря превосходству в вооружении и технике им удалось вытесни ть оттуда арабов . Португальцы нападали на их суда , истребляя ко манды , опустош али города на южном берегу Аравии . В Индии они захватили опорные пункты , среди ко торых главным стал город Гоа . Торговля пряностями была объявлена королевской монополией , так как она давала до 800%(!) прибыли . В 1499-1500 года х испанцами и в 1500-1502 годах португальцами бы ло открыто побережье Бразилии . В Испании после смер ти Колумба продолжалась посылка экспедиций в новые земли . В начале 16 века совершил путешествие в западное полушарие Америго Веспуччи (1454-1512) – флорентийский купец , состоявший на службе сначала у испанского , а затем у португальского короля , известный мореплав ател ь и географ . В честь Веспуччи этот материк был назван Америкой . Гипотеза Веспуччи была окончател ьно подтверждена в результате кругосветного п утешествия Магелана (1519-1522) . Имя же Колумба осталось увековеч енным в названии одной из латиноамериканских стран – Колумбии . В 1497-1498 годах английские мореплаватели достигли северо-восточного побережья Северной Америки и открыли Ньюфаундленд и Лабрадор . Огнестрельное оружие XIV - XIX веков : Эту историю рассказывают по-разному , и трудно уже установить , что в ней правда , а что вымысел . В германском городе Фрайбурге в начале XIV века жил монах по имени Бертольд Шварц . Занимался этот монах алхимией . Однажды он смешивал порошки разных хи мических веществ и нагревал их в стоящей на огне медной ступе , прикрытой вм есто крышки камнем . В идимо камень этот не слишком плотно закры вал горловину ступы : иначе как могла бы попасть в неё искра ? Страшный грохот потряс стены комнаты , мгновенно наполнившейся едким чёрным дымом . Камень , подброшенный неведомой силой , вре зался в по толок . Что произошло с самим Шварцем точно не изв естно : то ли он погиб , то ли этот случай подтолкнул его к дальнейшему исследованию сделанного им сост ава . Такова средневековая легенда об изобретении пороха . Европейцы знали секрет изготовления пороха мно го раньше – во всяком случае , известна зашифрованная известным учё ным XIII века Роджером Бэконом запись с его рецептом . Ещё византийцы применяли в военных целях составы , близкие пороху . Но и они , судя по всему , не были первооткрывателями . Порох (смесь се ли тры , серы и каменного угля ) был , видимо , изобретён китайцами и использовался ими и для фейерверков , и для боевых действи й . Китайцы владели секретами многих подобных средств , но порох обладал двумя свойствами , имевшими огромное значение : быстрое сгорани е на воздухе и способность взрываться в замкнутом пространстве . Признано что огнестрельн ое оружие появилось на рубеже XIII - XIV веков . Самое древнее известное нам по рисунк ам и описаниям огнестрельное оружие называлос ь “ ма дфой ” , и изобрели его арабы . В XV веке появились орудия , которы е способны были несколькими выстрелами пробит ь брешь в толстых каменных стенах . Герцог Бургундский , непокорный вассал короля Франции , называл свою артиллерию “ ключом французс ких городов ” . Ручное оружие тоже становилось всё бо л ее эффективным , им вооружались уже целые отряды воинов , с пособные решить исход боя . Развивается артиллерийская наука . Ев ропейские учёные , в том числе знаменитый итальянский ма тематик Тарталья , занимаются расчётами траекторий полёта сн арядов , даю т реком ендации мастерам-литейщикам . Пушек в Европе очень много , и применяются они уже не только п ри штурме и защите городов , но и в полевых ср ажениях . Пушки стали более ма нёвренными , та к как их теперь устанавливали на поворотн ых лафетах . Изобрели разрывные сна ряды . Было усовершенство ванно ручное огнестрельное оружие : у пехотинцев п оявились тяжёлые ружья – мушкеты . Из мушкетов ст реляли с подставки довольно метко на 150-200 ша гов . Стволы пушек и ружей стали отливать в специал ьных формах , а отверстия в сволах дела ли н а сверлильном станке . Рыцарские доспехи больше не использовались – их легко пробивали пули . Зам ки перестали быть непреступными – их сте ны легко разрушали тяжёлые орудия . Книгопечатание : Развитие ремесла и торговли , великие географиче ские открыт ия , возникновение университетов – всё это способствовало становлению просвещения , росту образованнос ти . Книг т ребовалось всё больше и больше . Тогда и возник ло книгопечатание . Создавая книгопечатание , люди позаботились и о том , чтобы всемерно упростить и облегчить процесс изготовления печатной формы . Её составляли из металлических брусочков – литер , на концах кото рых воспроизведены рельефные зеркальные изображе ния букв , цифр и знаков препинания . Первые опыты книгопечатания проводил е щё в 1041-1048 года х китайский кузнец Би Шэн ; литеры он изготовлял из глины . В 12-13 веках в Корее использовались уже метал лические литеры . Создателем европейской системы книгопечатания стал великий немецкий новатор Иоганн Гутенбер г (1399-1468) . Именно он сумел найти наилучши е технические формы . Возникновение книгопечатания сыграло колоссальную роль в социально-полити ческой и культурной жизни человечества . Книгопечатание быстро ра спространилось по Европе . В 1465 году типографский станок заработал в Италии , в 1470 году – во Франции , в 1473 году – в Бельгии и Венгрии , около 1473 года – в Польше , в 1474 году – в Испании , в 1476 году в Чехословакии и Англии . Изобретение книгопечатания – одно из величайших открытий в ист ории человечества .