регистрация / вход

Історія інженерної діяльності

Міністерство освіти та науки України Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля Сєвєродонецький технологічний інститут Кафедра «Обладнання хімічних підприємств»

Міністерство освіти та науки України

Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Сєвєродонецький технологічний інститут

Кафедра «Обладнання хімічних підприємств»

Конспект лекцій з дисципліни

«Історія інженерної діяльності» для студентів спеціальності

7.090220 – Обладнання хімічних виробництв та підприємств будівельних матеріалів»

Сєвєродонецьк 2007

Конспект лекцій з курсу «Історія інженерної діяльності» для студентів спеціальності 7.090220 «Обладнання хімічних виробництв та підприємств будівельних матеріалів». Загальний обсяг

дисципліни – 54 години у т.ч. лекцій – 24 години

Укладач: І.І. Багрінцев – доцент, кандидат технічних наук

Рецензент: І.С. Бондаренко - доцент, кандидат технічних наук

Затверджено методичною комісією кафедри (протокол №___ від _________) і методичною комісією механічного факультету (протокол

№___ від _________)

Зміст

Тема 1. Історія появлення інженерної професії. Суть та задачі

інженерної діяльності ................................................................................ 6

Тема 2. Інженер та грані його творчої та практичної діяльності ......... 14

Тема 3. Історія та роль інженерної діяльності у розвитку хімічної промисловості, виробництва пластичних мас ....................................... 20 Тема 4. Історична роль інженерної діяльності в створенні і розвитку виробництва мінеральних добрив і виробництва органічних фарбників. ................................................................................................. 26

Тема 5. Внесок інженерної діяльності у створення і розвиток хімічного машинобудування. .................................................................. 35

Тема 6. Роль інжерної діяльності у розвитку металурії та виробництві конструкційних матеріалів ..................................................................... 43

Тема 7. Роль інженерної діяльності у розвитку зварювального виробництва .............................................................................................. 50

Тема 8. Історія появлення сучасної обчислювальної техніки та роль іженерної діяльності у історії її розвитку .............................................. 56

Тема 9. Роль інженерної діяльності у появленні та розвитку новітньої

техніки та технології ................................................................................ 63

Тема 10. Історична роль інженерів в розвитку роботобудування. ...... 68

Тема 11. Історична роль інженерної діяльності у створенні техніки генерації і використовування електроенергії. ....................................... 75

Тема 12. Історична роль вітчизняних і іноземних вчених в створенні і розвитку телебачення і радіотехніки. ..................................................... 92

Тема 13. Історична роль інженерів і вчених в появі і розвитку верстатобудування. ................................................................................ 100

Тема 14. Інженерна діяльність та історія розвитку винахідницької справи, патентоведення, стандартизації .............................................. 110

Список рекомендованої літератури ...................................................... 115

Висновок

З лекцій, що були прочитані раніш, ми бачимо, якою цікавою є історія становлення та бурхливого розвитку інженерної діяльності на протязі останніх сторіч, особливо у XX сторіччі. Інженер був раніш та і зараз є творцем нової техніки, яка сумлінно працює на інтереси людей. Без інженерів не було б видатних технічних творінь на протязі віків.

Завдання молодих інженерів полягає у тому, щоб взяти гарний старт у новому сторіччі у пошуках новітніх ідей, у створенні різної високопродуктивної та ефективної техніки, яка була б екологічно чистою та вірно служила б людям.

Молоді інженери повинні гарно знати історію інженерної діяльності, через те, що у історії, як у дзеркалі, відображаються причини її прогресу. Вона чітко показує, який вплив був наукових відкриттів на розвиток промисловості та техніки в цілому.

Рекомендації щодо вивчення дисципліни

Історія людства – це історія розвитку його техніки, технологій, науки. Таким чином це історія інженерної діяльності. Кожний сучасний спеціаліст повинен знати зміст інженерної діяльності, результати розвитку техніки у період від XIX до XXI сторіччя.

Виходячи з цього при вивченні дисципліни студенти обов’язково повинні знати хто такий інженер, де і коли він з’явився, які функції виконував на початку своєї історії і тепер, його роль у розвитку різних галузей промисловості.

У зв’язку з цим робочою навчальною програмою заплановано лекції про роль інженера в утворенні розвитку таких галузей техніки, як хімія, машинобудування, металургія, зварювання металів, обчислюваної техніки, новітньої техніки, винахідництва, тощо.

Тому після вивчення дисципліни студенти повинні практично вирішувати завдання по аналізу інженерної діяльності у галузях промисловості у різні часи їх розвитку, уміти робити висновки про вірність та перспективність розвитку різних об’єктів техніки.

Наявність контролю знань студентів при вивченні дисципліни повинен бути поточний контроль у вигляді модульного контролю МК – 1 та модульного контролю МК – 2, а також за результатами виконання студентами реферату по заданій темі дисципліни. Підсумковий контроль відбудеться з урахуванням результатів поточного контролю у вигляді заліку.

Тема 1. ІСТОРІЯ ПОЯВЛЕННЯ ІНЖЕНЕРНОЇ ПРОФЕСІЇ. СУТЬ ТА ЗАДАЧІ ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

План лекції

1. Причини, які привели до появи інженерної професії.

2. Хто такий інженер?

3. Де і коли з’явився термін інженер?

4. Які вимоги, щодо інженерів сучасного індивідуального виробництва?

5. Фактори, які сприяли визріванню інженерної праці?

6. Поява креслення як засіба інженерної праці.

Двадцяте століття вже увійшло до історії i почався стрімкий біг нового двадцять першого століття. Зараз без коливання можна сказати, що це був самий цікавий, самий насичений подіями період з ycix тих, котрі раніш знало людство. Як тільки не називають його – "Biк атома", "Biк xiмii", "епоха освоєння космосу" i т.п.

Но напевно двадцяте століття з не меншим правом можливо називати "Biком інженерії".

Прогрес науки та техніки привів до розквіту інженерної професії, у руки інженерів потрапили небачені, творчі (i руйнівні) сили, i в той же час поклав на них немалу відповідальність за долю людської цивілізації.

Відкриття нових форм перетворення, концентрації та використання енергії, підвищених та понижених температур, тиску, швидкостей, виробництва матеріалів з завчасно створеними властивостями – всі ці та ще багато інших досягнень наукової думки служать фундаментом для удосконалення засобів праці, організації нових видів виробництва. Але створити на цьому фундаменті величну споруду нових технологій – задача інженерних робітників.

Раніш до того, як набуло сучасне значення і розмах, інженерне діло пройшло непростий, історично тривалий шлях становлення.

Ціною зусиль багатьох поколінь людство по крихтам добувало знання, накопичувало технічні уміння, готуючи ґрунт для паростків інженерної думки.

Усвідомивши минуле інженерії, співвідношення його з сучасним станом інженерної професії, ми зможемо краще зрозуміти закономірності розвитку, розібратись у суті змін, які відбулися в її структурі i змicтi в наші дні, передбачити її майбутнє.

Коли б представники різних професій раптово стали честолюбними й захотіли виявити чий професійний родовід більш стародавнішній, то інженери аж ні як не опинилися б в останніх рядах.

Пропустивши вперед керівника, представник інженерного цеху з повним правом забезпечив би місто на одній ступеня п’єдесталу з Мисливцем, Лікарем, Жерцем.

Так хто ж такий інженер, звідки і коли він з'явився? Інженер – це особа, яка одержала завершену вищу освіту з визначеного фаху.

Інженер – це творець нової техніки.

Первісно інженерами називали людей, які керували військовими машинами. Поняття громадський інженер з'явилось у XVI столітті в Голландії стосовно будівництва мостів та шляхів, потім інженери з’явились в Англії, а після цього в інших країнах.

Перші учбові заклали для підготовки інженерів були створені у XVII віці у Данії в XVIII віці – у Великій Британії та Франції. В Росії, до складу якої в той час входила Україна, перша інженерна школа була заснована Петром I у 1712 році в Москві.

У Петербурзі було відкрите Гірське училище, яке було прирівняне до Академії у 1772 poці, інститут шляхів сполучення (1809 р.), а з 1882 року – інститут громадянських інженерів, інженерна академія

(1885 р.).

У XX столітті підготовка інженерів бурхливо розширювалась як у високорозвинених країнах Європи, Aмepики і Азії, так і в Радянському Союзі, який прийшов на заміну Російській імперії.

У тепеpешнi часи в Україні підготовка інженерів здійснюється у різного типу i профілю вищих учбових закладах. Найбільш крупні центри для підготовки інженерів в у містах: Києві, Харкові, Дніпропетровську, Одесі, Запоріжжі , Кривому Розі, Донецьку, а також у більшості обласних мicт. До справи по підготовці сучасних інженерів причетні міста Рубіжне та Сєвєродонецьк.

Як уже про це говорилося, спочатку інженером називали спеціаліста, який керував військовими машинами. З часом інженери стали творцями самих різних машин, споруд, електронної та ракетної техніки, організаторами виробництва у різних галузях промисловості. Поняття "інженер" сильно, навіть надзвичайно сильно, розширилось.

Проте у формуванні професійного змісту цього поняття простежується вплив двох головних факторів. 3 одного боку – ремесла, а з іншого – природознавство. Ремесло було джерелом відомостей про тонкості технології виготовлення того чи іншого продукту. Природознавство протягом XIX і особливо XX століть зробило науково-технічні основи для кооперації праці і великого індустріального виробництва, головним призначенням котрого є умноження продукції.

Однозначно формувалась і роль інженера. В цьому сенсі вона є продукт великого індустріального виробництва. Праця, яку виконує інженер, обумовлена закономірностями розвитку виробництва.

У перебігу історичного розвитку виробництва технічна праця інженера все більш перетворювалась у розумову творчу діяльність.

Вона обґрунтовувалась знаннями важливих законів природи i суспільства, на використанні техніки.

Ще у XIX столітті почали окреслюватися сфери інженерної діяльності. Вони по суті зводяться до нагляду, управлінню, загальному адмініструванню, забезпечуванню матеріальних умов процесів праці, нагляду за роботою машин i станом виробничих приміщень, їх обслуговуванню та ремонту, проектуванню і конструюванню, економіці i плануванню, регулюванню технології виробництва, дослідженню, підготовці кадрів, навчанню та вихованню.

У тeпepiшній час інженери очолюють виробничі дільниці на промислових підприємствах, на транспорті, на будівництві та у других галузях промисловості, працюють у КБ та НДІ, займаються економікою, плануванням та організацією виробництва.

У зв’язку зі сказаним раніш сучасний інженер – спеціаліст повинен мати гарну технічну підготовку, у досконалості володіти своєю спеціальністю. Сучасний інженер зобов’язаний бути умілим організатором, здібним на практиці примінять принципи наукової організації пpaці, зобов’язаний уміти працювати з людьми, цінити колективний досвід, прислуховуватися до думки своїх колег, критично оцінювати досягнуте.

Сучасний інженер повинен бути людиною високої культури, широкої ерудиції, взагалі, це справжній інтелігент.

Більш ніж 30 років тому назад у Парижі відбулася Міжнародна конференція ЮНЕСКО на тему "Роль інженерів у суспільстві". На цій конференції були вироблені такі вимоги, щодо інженерів індустріального виробництва:

1. Група патріотичних та громадянських вимог (охвачує патріотизм та глибоку повагу до традицій свого народу та його культури, готовність до захисту Вітчизни, фізичне та психологічне загартування).

2. Морально-етичні вимоги (охоплюють у себе почуття боргу, любов до своєї професії, вимогливість до себе, відповідальність за доручену справу, діловитість та заповзятливість, ініціативність та самостійність, культуру почуттів та поведінки, загальну високу культуру).

3. Соціальні вимоги (припускають уміння працювати у колективі, спілкуватися з людьми, об'єднувати зусилля та розподіляти роботу, підготовленість до суспільної діяльності, людяність у відносинах).

4. Науково-методичні вимоги (включають уміння системно мислити й думати математичними категоріями, володіння методами аналізу та синтезу, теоретичного та експериментального пошуку й прийняття рішень нових задач,

які виникають у процесі роботи та вимагають самостійної думки, їх упровадження).

5. Група організаційно-господарських виробничих вимог (охвачує вміння рахувати гроші, знання методів господарчої, комерційної, юридичної орієнтації, вміння раціонально використовувати робочий час, удосконалювати методи та прийоми особистої пpaцi інших людей на основі досконалої інформаційної техніки та технології її використання, застосування обчислювальних машин).

6. Естетичні вимоги (направлені на розвиток вміння готовити та проводити наради, виступати на них. Ці вимоги відносяться також до вміння елегантно одягатись та триматись у товаристві, перед мікрофоном, перед аудиторією).

7. Інтернаціональні вимоги (охоплюють володіння іноземною мовою й т.п.).

Для того, щоб бути готовими відповідати указаним раніш вимогам, треба при підготовці інженерів використовувати відомості з багатьох наукових галузей. Склад інженерної підготовки визначається, у зв’язку з цим, трьома основними знаннями: загальнонауковими та загально технічними; загально професійними; спеціальними.

Володіючи добрими знаннями з ycix вказаних груп, можливо стати гарним інженером-спеціалістом у відповідній промисловості.

Icтopiя інженерної діяльності відносно самостійна; її неможливо віднести як до icтopiї тexнiки, а також до iстopiї науки. Корені її губляться у глибині минулих тисячоліть. Часто ми можемо лише здогадуватися, якого завзяття й таланту вимагав кожний крок в опануванні й перетворюванні світу, які творчі колізії, зльоти та катастрофи приховані від нашого погляду серпанком століть. Судити про можливості інженерної діяльності за давно минулі покоління приходиться за їх результатами, які є в натурі чи в описах. Texнікa, що залишилась з минулого, може багато розповісти про своїх творців.

Що ж це таке техніка? Багато дослідників уважають, що під технікою треба розуміти сукупність штучно зроблених засобів діяльності людей.

Texнiкa створюється i використовується в цілях одержування, передачі та перетворювання енергії, впливання предметів праці при ствopeнi матеріальних та культурник благ, збирання, зберігання та передачі інформації, дослідження законів i явищ природи та cycпiльства, пересування, управління суспільством, обслуговування побуту, забезпечення обороноздатності та ведення війн.

За своїм походженням саме технічна діяльність є одним з перших видів соціальної діяльності.

Виготовлення знаряддя, перехід до виробництва – це грань, той стрибок, котрий дозволив людству подолати прірву, що виокремлює тваринний світ від світа цивілізація. Тривав цей стрибок надзвичайно довго: порівняно з ним перетворення жолудя в віковий дуб здається миттєвим вибухом.

Первинна схема інженерної діяльності "технічна ідея-виріб" може бути виявлена на самому ранньому етапі становлення техніки.

Йшли тисячоліття i разом з ними невпинно йшов далі та далі технічний прогрес.

Апофеозом інженерної думки кам'яного віку став лук. Лук, тятива, стріла складають вже дуже складне знаряддя, винахід якого передбачає довго накопичуваний досвід.

Вже стосовно первісно-громадського способу виробництва ми можемо говорити про існування інженерної діяльності у її невиразній формі. Визначимо її як доінженерну діяльність.

Пройшло багато століть, коли центром технічної (та інженерної) діяльності стало будівельне діло. З глибини століть до теперішнього часу збереглись величні споруди давнини. Ясно видно, що не єдина споруда старих чaciв не була збудована без детально розробленого проекту. На протязі будівництва технічний проект міг бути виконаним тільки за умов спільної пpaцi paбiв. Спробуємо замислитися над тим, як здійснювалась ця така проста кооперація paбiв. Для того, щоб організувати трудові, цілеспрямовані зусилля pa6iв, підкорити їх одній задачі став потрібен інженер.

У часи стародавньої Греції та Риму у розпорядженні інженерабудівника були лінійки різних конструкцій, циркуль, рахункова дошка (абак), нівеліри та другі геодезичні прилади. інакше кажучи, для ycпiшнoгo виконання стародавніх інженерних задач періоду рабовласництва потрібен був не тільки практичний досвід, а також й спеціальні знання та уміння. А також час, вільний від турбот про хліб насушний. Вже тоді відбулося відділення розумової праці від фізичної.

Здоровий глузд підказує, що тих, хто збудував величні споруди давнини можна називати інженерами, хоча будь-який інженер явно "зобов'язаний" бути мудрецем, будь-який мудрець одночасно володів інженерною справою.

Але, разом з цим, цей період становлення інженерії можна все ж визначити як предінженерний й нараховує він строк від II-I тисячоліття до н.е. та до ХVII-ХVIII століть нової ери.

В цей період розвилась техніка та технологія, народжувались геніальні винахіди, утворювались принципово нові технічні об’єкти, вироби, інструменти, засоби обробки матеріалів. Незмінним залишалось одне: головним творцем технічних нововведень, суб’єктом тexнiчнoї діяльності, як i раніш, залишався ремісник.

Досягнення ремісної діяльності давнини та середньовіччя породжують уявлення. Згадаємо, наприклад, порох, компас, книгодрукування.

Багато технологічних прийомів давнини настільки унікальні, що не можуть бути зроблені на основі теперішніх науково-технічних знань.

Інженерну сторону технічної діяльності періоду ремісничого виробництва оцінюють по різному. Перехід від наглядно-емперічного вирішення інженерно-технічних проблем до наукового, оформлення інженерної праці, як професії, з’явились слідством громадської організації та розподілення праці.

А втім народження інженерної професії стало результатом перевороту у всіх без винятку верствах i сферах громадської життєдіяльності. Техніку, cпociб виробництва, громадянсько – економічні відношення, політичні інститути, громадську свідомість та психологію, науку – все це необхідно було змінити, при чому змінити самим рішучім чином, перш ніж робота по розв'язанню інженерних проблем набула статусу професійного заняття у громадсько значимих масштабах.

Нижче ми розглянемо основні фактори, які сприяли визріванню інженерної праці:

1. Технологічна революція.

За довгий час здійснились зміни у системі "людина-техніка", обумовлені становленням машинного виробництва, яке міститься у передачі техніці ряду людських функцій; машина виникає з того моменту, коли знаряддя перетворюються з "знаряддя людського організму у знаряддя механічного апарату."

У результаті переходу функції безпосереднього управління знаряддями від людини до машини ознаменувало собою повний перехід у всій технічній системі, після якого вона почала розвиватися по новим шляхам. Виникнення машин визначило початок нового вторичного етапу у розвитку техніки механізації виробництва.

Необхідність винаходити та пристосовувати у промисловості piзнoгo роду машин викликало потребу у спеціалістах, які спроможні здійснювати цю діяльність не від випадку до випадку, а завжди. У результаті з’явились робітники та інженери, на яких покладалась задача працювати переважно головою.

2.Розвиток громадсько-економічних відносин.

"Машинна революція," змінюючи характер та змicт пpaцi, її технологію, організацію та структуру, сприяла змiнi виробничих відносин. Це так чи iнaкшe позначається на ролі інженера у виробництві.

Micтo інженера в історично окресленної системі громадського виробництва – це одночасно його належність як до визначеної професії, так i до визначеної соціальної групи.

3. Переворот у світогляді, становленні особистості. Консерватизм середньовічного мислення, посилений догматичним релігійним світоглядом, довгий час стримували розвиток інженерної мислі. Міняти, "конструювати" cвiт у відповідності з заздалегідь накресленими цілями своєю волею мав право тільки бог. Таке положення зберігалось довгий час. Потім поступово відбулася заміна бога-творця на людину-творця. Людина у кінці кінців стала вільною у винахідництві.

4. Зміни у науці.

ХV – ХVII століття – це час, коли свіжий вiтep природонаучного пiзнання уривається у затхлу атмосферу абстрактної науки.

Нужди зростаючого машинного виробництва, мореплавання, торгівлі поклали початок спілці наукової та технічній, винахідницькій діяльності.

Зростаючим фактором розквіту науки виступає саме зв'язок з виробництвом, технічні потреби якого просунули науку вперед більш, ніж десяток університетів.

Активно розвиваючись, наука, у свою чергу, стає фактором процесу виробництва. Злиття науки та техніки як раз і визначає зміст інженерної праці, її головну функцію: створення зaco6iв та способів тexнiчної діяльності на основі наукових досягнень.

5. Створення засобів інженерної праці.

На paннix, доінженерних стадіях технічної діяльності "генетичний код" (історично складені форми та методи) конструювання передавався від покоління до покоління у вигляді досвіду участі у праці, через гoтовi вироби. Ці способи були малоефективні.

У ХVІ-ХVІІ століттях у технічній cпpaвi починають широко використовуватися начерки та малюнки для відображення деталей, вузлів, конструкцій. Період переходу від ремісного виробництва до машинного характеризується ще більш бурхливим розвитком графічних методів передачі технічної інформації. Одночасно з умінням креслення, створюються також точні креслярські прибори та прилади, проводяться теоретичні шукання у цій області. В 1798 році Гаспар Монж опублікував книгу "Нарисна геометрія‖, у якій систематизував прийоми зображення технічного об'єкту у вигляді проекцій на дві взаємоперпендикулярні площини. У результаті його Величність Креслення стійко увійшло у техніку.

Інженерна справа отримала свій особливий язик – зaciб інженерної пpaцi.

Одже, історична логіка розгортання громадського розділення праці з цілим набором технічних, економічних, соціальних та психологічних факторів призвела до відокремлення інженерної діяльності від інших видів разумової праці.

Виникла нова професія, зміст якої містився (та міститься по цей день) у використанні наукових знань при вирішенні технічних проблем виробництва.

Подальший розвиток інженерної діяльності протікав надзвичайно бурхливо. Спілка науки та техніки породила лавину технічних та громадських змін.

Прогрес інженерії у XIX та особливо у XX століттях став поподібним розливу повноводної могутньої ріки, який поширюється на десятки та сотні нових потоків.

Контрольні питання

1. Як визначається кваліфікація інженера?

2. Де і коли з»явились перші інженери?

3. Як розвивалась підготовка вітчизняних інженерів?

4. Які вимоги до сучасних інженерів?

5. Які факти сприяли та були тормозом у визріванні інженерної праці?

6. З якого часу можна вважати що креслення, як засіб інженерної праці, увійшло у техніку.

Рекомендована література щодо теми №1

7. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд – во «Аристей», 2003

8. Мартынюк И.О. Инженер в зеркале времени. Київ.: Видавництво політлітератури, 1988.

9. Тауск Г.Л. Теория инженерной спецификации, Київ.: Вища школа, 1976.

Тема 2. ІНЖЕНЕР ТА ГРАНІ ЙОГО ТВОРЧОЇ ТА ПРАКТИЧНОЇ

ДІЯЛЬНОСТІ

План лекції

1. Широкий та вузький зміст слів «інженерна діяльність»

2. Роль інженерів у громадському житті.

3. Структура зовнішніх та внутрішніх функцій інженерної діяльності.

4. Головні риси гарного сучасного інженера

5. Системокомплекси ділових якостей, які потрібні сучасному спеціалісту у області інженерії.

6. Якості сучасного інженера.

Як раніш вказувалось, інженерна діяльність – праця складна, насичена творчими елементами. Особливості її зв'язані з властивостями предмета праці.

Таким для інженера виступає головним чином техніка. Техніка -- це то єдине, що об'єднує усіх інженерів незалежно від того, в якій сфері громадського життя використовується їх праця. Інженерна діяльність є професійно-визначеним технічним видом розумової праці. Це особливий, відносно самостійний вид висококваліфікованої, складної праці, спрямований головним чином на створення та перетворення за допомогою спеціальних методів та засобів технічних та технологічних систем та процесів, їx прискорення на основі досягнень науки, технічного прогресу.

У широкому змісті слова" інженерна діяльність" представляє на сьогоднішній день" широке коло професійної діяльності, яке охоплює практично yci сфери матеріального та духовного виробництва, управління, культури."

У більш вузькому змісті слова "інженерна діяльність‖ треба розуміти як те, що предметом інженерної діяльності є техніка.

Соціальна роль інженерної діяльності полягає у тому, щоб постійно удосконалювати світ техніки.

Створюючи та впроваджуючи в широких масштабах технічні новини інженери активно впливають на працю, виробництво, на все громадське життя.

Задачі інженерів носять практичний характер, їх обов'язок – повертати факти науки на користь людству, створювати конкретні технічні об'єкти, більш прогресивні по своєму характеру. При цьому створити вироб для інженера означає представити його у вигляді креслень, схем, розрахунків, oпиciв.

Втілити технічний проект у метал, дерево, пластмасу – функція робітника.

Оцінюючи інженерну діяльність треба сказати, що до дев'яностих років XX сторіччя спостерігався постійний зріст ролі інженерів у технічному пpoгpeci суспільства, але зараз у нас застій.

Оцінюючи роль інженерів у суспільному житті належить відмітити, що інженери чинили своєю діяльністю головне прогресивне діяння на розвиток технічного бaзica суспільства, але крім цього вони виконують ряд других важливих функцій:

1) наукову-технічну;

2) економічну;

3) управлінську; 4) виховну; 5) гуманістичну.

Сутність сучасного інженера повинна характеризуватися такими відзнаками, як технічна направленість, практичний характер цілей та завдань, висока ступінь творчості, взаємовідносини з наукою, регулярне використання наукових знань.

Інженерну діяльність можливо поділити на дві структури: зовнішню (соціальну), про яку йшла мова вище, та внутрішню (технологічну), про яку буде нижче.

Внутршню структуру інженерної діяльності можна представити як сукупність послідових, функціонально визначених дій, які забезпечують:

1. Перехід від загальних теоретичних та емпіричних знань про техніку до конкретного вирішення технічної проблеми, які подаються у вигляді графічних креслень, схем, макетів, таблиць, моделей, oписів тощо;

2.Технічне керівництво створенням та функціонуванням технічного об'єкту.

Засоби інженерної праці можуть бути матеріальними та духовними.

Матеріальні засоби - це інженерна техніка, до якої треба віднести інформаційну техніку, вимірювальні прилади та обладнання, дослідну апаратуру та стенди тощо.

Духовні засоби інженерної діяльності – це наукові знання та методи-результати наукової діяльності (кінцеві формули, методики розрахунків, технічні технологічні інструкції тощо.)

Специфічні засоби інженерної діяльності – це соціально-технічні норми(стандарти, технічні вимоги, галузеві нормативи, правила техніки безпеки тощо.)

До засобів інженерної праці відноситься також інформація про стан матеріально-технічного базісу суспільства, перелік номенклатури виробів тощо. Збірний образ сучасного інженера багатоликий, зміст його професійної діяльності різносторонній, трудові функції багаточисленні.

Нижче приведена схема структури зовнішніх та внутрішніх функцій інженерної діяльності.

Який же соціально - професійний портрет сучасного інженера? Головні риси гарного сучасного інженера є такі:

1. Інженер - це робітник складної розумової праці. Для заняття інженерною діяльністю у наш час потрібна вища освіта.

2. Бути інженером - це значить потрібно використовувати наукові знання, причому використовувати їх творчо.

3. Ніхто, крім інженера, не в силах з’єднати науку та виробництво таким чином, щоб обидві сторони у цьому союзі були у виграші.

Тільки інженер володіє умінням перетворювати на користь людині факти чистої науки.

На жаль, у наші дні слово ―інженер‖ часто стало синонімумом керівника середньої ланки. Тому на деяких підприємствах з’явились такі посади, як інженер ―по кадрам‖, ―по праці‖, ―по постачанню‖, ―з техніки безпеки‖. Безумовно люди, які займають ці посади, до власне інженерної діяльності ніякого відношення не мають.

Якими діловими властивостями повинен володіти сучасний інженер. Відомо три системокомплекса ділових якостей, які потрібні спеціалісту в області інженерії:

- Творчий комплекс, який включає: самостійність, творчий підхід до діла, ініціативність, інтелектуальність, досвід та знання.

- Виконавчий комплекс, який складається з таких якостей, як старанність, акуратність, сумлінність, працьовитість.

- Комплекс відповідальності – організованості, який складається з таких якостей, як наполегливість, працьовитість, відповідальність, організованість, оперативність

Якими, по уявленню деяких інженерів – новаторів, якостями повинен володіти сучасний інженер. Він (у порядку значимості) повинен володіти такими якостями:

1. Творчий підхід до діла;

2. Самостійність;

3. Знання;

4. Інтелектуальні здібності;

5. Оперативність;

6. Працьовитість;

7. Відповідальність;

8. Досвід;

9. Наполегливість.

Таким чином, ви – майбутні інженери – повинні готувати себе до того, щоб, коли приступите до праці, то як найшвидше стали ―ідеальними‖ інженерами.

Процес інженерної творчості – це процес, який кладе початок до створення техніки, машин, обладнання, та, у цілому, технічних виробів, причому цей процес включає до себе не тільки розробку робочих креслень, також планування майбутнього виробу.

При проведенні робіт по вирішенню різних інженерних завдань у теперішній час використовують як традиційні, а також нетрадиційні методи.

Уci ці методи проектування засновані на тому, що yci перетворення описів об’єкта здійснює людина. Таким чином ми мали діло з неавтоматизованим проектуванням.

Разом з появою сучасних ЕОМ стало розповсюджуватися автоматизоване проектування, яке припускає виконання деяких проектних операцій та процедур у взаємодії людини з ЕОМ.

Під проектною процедурою розуміється формалізування сукупних дій, які закінчуються проектним вирішенням. Проектна операція складає частину проектної процедури.

Комплекс засобів автоматизованого проектування включає різні види забезпечення: технічне, математичне, програмне, інформаційне, лінгвістичне, методичне, організаційне.

Таким чином, сучасний інженер повинен володіти традиційними методами створювання машин та обладнання, а також новими методами, причому особливу увагу треба приділяти автоматизованому проектуванню з використанням найбільш сучасних персональних ЕОМ.

Контрольні питання

1. Що собою представляють у широкому змісті слова «інженерна діяльність»?

2. Як треба розуміти слова у вузькому змісті «інженерна діяльність»?

3. Яка соціальна роль інженерної діяльності?

4. Які функції виконують інженери у громадському житті?

5. Привести схему структури зовнішніх та внутрішніх функцій інженерної діяльності

6. Якими якостями повинен володіти сучасний інженер?

7. Які у теперішній час інженери повинні використовувати при створені техніки методи?

Рекомендована література щодо теми № 2

1. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд – во «Аристей», 2003.

2. Мартынюк И.О. Инженер в зеркале времени. Київ.: Видавництво політлітератури, 1988.

Тема 3. ІСТОРІЯ ТА РОЛЬ ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У РОЗВИТКУ XIMIЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ, ВИРОБНИЦТВА ПЛАСТИЧНИХ МАС

План лекції

1. Склад сучасної хімічної промисловості

2. Яка роль у теперішній час належить хімічній промисловості у підвищенні виробничих сил України?

3. Роль вітчизняних вчених й інженерів у створенні та розвитку хімічної промисловості

4. Роль Сєвєродонецьких хіміків – науковців та інженерів хімічного виробництва у розвитку хімії у місті

Хімічна індустрія країни є науково-технічною та матеріальною базою xiмiзації народного господарства i грає виключну роль у розвитку виробничих сил, укріпленні оборонної могутності держави та у забезпеченні життєвих потреб суспільства.

Вона об'єднує цілий комплекс галузей виробництва, у яких переважають xiмiчнi методи переробки предметів матеріалізованої пpaцi (сировини, матеріалів).

До складу сучасної хімічної промисловості входять такі галузі та підгалузі:

1. Гірнично-хімічна (добування та збагачування мінеральної сировини-фосфаритів, апатитів, калійних солей тощо).

2. Основна хімічна (виробництво неорганічних кислот, мінеральних солей, мінеральних добрив, хімічних кормових засобів, хлору тощо).

3. Виробництво синтетичних барвників (виробництво органічних барвників, полупродуктів, синтетичних дубителів).

4. Виробництво штучних та синтетичних волокон.

5. Виробництво хімічних реактивів, особливо чистих речовин та каталізаторів.

6. Фотохімічна (виробництво фото-кіноплівки, магнітних стрічок та інших фотоматеріалів).

7. Виробництво синтетичних смол та пластичних мас.

8. Лакофарбна (приготування белил, фарб, лаків, емалей тощо).

9. Хіміко-фармацевтична (виробництво лікарських речовин та препаратів).

10. Виробництво хімічних речовин захисту рослин.

11. Виробництво товарів побутової xiмiї.

12. Виробництво пластмасових виробів, скловолокнових матеріалів, склопластиків та виробів з них.

Галузі нафтохімічної промисловості:

1. Виробництво синтетичного каучуку.

2. Виробництво речовин основного органічного синтезу.

3. Гумовоазбестова (виробництво гумовотехнічних азбестових виробів та шин).

Хімізація народного господарства є одним з вирішуючих важелей у сферах діяльності людини.

У теперішній час хімпромисловості належить значна роль у підвищенні виробничих сил України та других країн, в забезпеченні умов для зростання життєвого рівня населення країни, виробництві їжі, одягу, взуття, облаштуванні житла та інше.

На підставі цього, у всьому cвiтi, а особливо у високо розвинутих країнах, дуже велике значення приділяється розвитку хімії, випуску обладнання для неї. На жаль, в Україні ще відбувається занепад розвитку xiмiї, що досить впливово відображається у стані справ нашого міста та peгioнy, який є одним з найбільших хімічних peгioнiв України.

Хімічна промисловість у минулому сторіччі мала значний розвиток на підставі росту потреб текстильної промисловості в таких речовинах, як сірчана кислота та сода. З розвитком промислового виробництва, разом з текстильною промисловістю в хімічних речовинах відчувалася потреба ycix основних галузей промисловості та сільського господарства. Підвищення попиту на хімічну продукцію стало значним стимулом розвитку та вдосконалення хімічних технологій.

Історія pociйської xiмiї розпочинається з iмeнi М.В.Ломоносова, який поклав початок хімічним дослідженням у Росії. Biн зробив неоцінимий внесок у розвиток xiмiї та хімічної технології.

Друга половина XIX сторіччя - це епоха розвитку pociйської xiмiї. Вона пов'язана, понад усе, з діяльністю Н.Н.3ініна – засновника школи хіміків-органиків, A.M.Бутлерова - автора тeopiї xiмiчнoгo складу речовини, Д.I.Мєнделєєва, який відкрив періодичний закон хімічних елементів - один з фундаментальних законів природи.

Однак, ці та iншi досягнення xiмiї в Pociї можна розглядати як ycпixи талановитих вчених - одинаків та інженерів.

У дореволюційній Pociї майже не було xiмiчнoї промисловості, попит в ії продукції не викликав ніякогo стимулу у розвитку xiмiчної науки. У Російській Академії наук була лише одна науково-дослідна установа – хімічна лабораторія, яка була утворена ще

М.В. Ломоносовим у 1748р. У цій лабораторії мали змогу працювати лише 3-4 чоловіки. В той час, xiмiчнa наука в Pociї мала свій розвиток лише в університетських лабораторіях. Російське фізіко-хімічне товариство мало у своєму складі біля . чотирьохсот членів, з яких xiмікiв налічувалось не більше трьохсот.

Одним з найважливіших напівпродуктів є сірчана кислота, яка потрібна при виробництві мінеральних добрив, солей кислот, барвників та вибухових речовин. Сірчана кислота використовується в хімії та металургії, в нафтовій, текстильній та інших галузях промисловості. Найбільше застосування в той період мали способи отримання сірчаної кислоти нитрозний та контактний.

На кінці XIX сторіччя у виробництві сірчаної кислоти з'явився принципово новий спосіб ії отримання - контактний. При застосуванні цього cnocо6y процес окису сірчаного газу відбувається без води у присутності твердих каталізаторів. У 1831 р. англійський xiмік Філіпс вперше зумів здійснити цю реакцію при наявності високої температури шляхом пропуску газової суміші, яка складається з сірчаного газу та кисню, через азбест, який мав платинове покриття.

Великі зміни відбуваються на кінці XIX сторіччя та початку XX сторіччя у виробництві соди. Початок промислового виробництва соди був здійснен французьким інженером - хіміком Лебланом ще у 1791р. Йому на зміну у 1861р прийшов аміачний спосіб виробництва соди, який був розроблений бельгійським інженером Ернстом Сольве. Цей cnoci6 мав своє застосування до 20-х років XX сторіччя і дозволив значним чином удосконалити світове виробництво соди.

У м. Верхнем (Лисичанськ) працює один з найстаріших заводів по виробництву соди. Майже такий завод працює i в м. Слав'янську Донецької обл.

Одним з самих суттєвих недоліків наявного тут спосіба виробництва є наявність "білих моpів", які виникають із залишків виробництва - хлористого кальцію. I в теперішній час переробка цих відходів є досить важкою проблемою. Надія на вас - майбутні інженери, на ваші світлі голови.

3 початку 70-х poків XIX сторіччя хімічна технологія, за тією чи іншою формою, проникає майже до всіх галузей виробництва. Крім того, xiмічні речовини знайшли широке застосування у сільському господарстві країн Європи. Розпочалося виробництво мінеральних добрив - суперфосфатів та інших.

Зовсім новi можливості відкрила xiмія для виробництва синтетичних речовин. Синтетичні речовини, які були штучно отримані у xiмічній промисловості, збагатили техніку значною кількістю нових матеріалів. Хімічним шляхом були отримані різні пластичні маси, ізоляційні матеріали, штучне волокно, штучні анілінові барвники та iншi.

У ХX сторіччі, на підставі активної інженерної діяльності, успішних наукових досліджень та відкриттів, були досягнуті дуже значні успіхи у розвитку хімічної промисловості.

Після революції 1917р. та закінчення громадянської війни, у Pociї були відкриті академічні інститути, які своїми фундаментальними дослідженнями забезпечили науково-технічний розвиток країни. Ці інститути очолювали акад. Н.С.Курнаков та проф. Л.А. Чугаєв.

Поряд з фундаментальними дослідженнями по xiмiї, які проводились в академічних інститутах, в перші десятиріччя XX сторіччя у Pociї набула розвитку і галузева наука – праці прикладного характеру.

Надзвичайний внесок у розвиток вітчизняної xiмії зробили наступні інженери, вчені-хіміки: Чугаєв Л.А. – засновник інститута по вивченню платини та інших драгоцінних металів; Кунаков Н.С – видатний вчений - xiмік - засновник фізіко-хімічного аналізу.

Taкi вчені, як Н.Н. Зінін, A.M. Бутлеров, В.В. Марковніков, А.М.Фаворський, Н.Д. Зеленський, A.G. Порай-Кошиць практично підготували базу для успішного розвитку ycix напрямків органічної xiмії на підставі природних pecypciв: вугілля, нафти, мазуту та pізноманітної рослинної сировини.

Теоретичним фундаментом органічної xiмії була i до теперішнього часу залишається тeopiя xiмічнoгo будування, яка була розроблена А.М.Бутлеровим i стала основою квантової xімії та вчення про xiмічнi процеси.

Однією з областей хімії , яка мала найбільш швидкий розвиток, є xiмія полімерів. Це викликано тим фактором, що від виробництва високомолекулярних сполучень - пластичних мас, синтетичних каучукiв, волокон та плівкоутворючей залежить розвиток основних галузей промисловості (авіційної, автомобільної, електро- та радіотехнічної, машинобудівної, будівництва та ін.). На бaзi синтетичних полімерів виробляють нові матеріали з надзвичайно високими термо- та вогнестійкістю, міцністю, матеріали для виробництва предметів першої потреби.

Значний внесок у створення науки про полімери зробили pocійські xiміки. Kpiм раніш згаданих вчених, у цій галузі ycпішно працювали інженери С.В. Лебедев, В.Н Іпат'єв, П.П.Шоригін, Г.С.Петров. Уci досягнення у галузі вивчення та створення виробництв високомолекулярних сполучень були зроблені за роки радянської влади.

Для того, щоб було почато промислове виробництво тих чи інших хімічних товapiв потрібно було спроектувати та збудувати відповідні цехи та цілі заводи, xiмічнi комбінати.

Перша проектна організація у країні з’явилась у 1927 році після утвердження Уставу Хімстрою. На цю організацію були покладені обов'язки проектування хімвиробництв широкої номенклатури. У червні 1930 р. на бaзi проектного відділу Хімстроя було створене господарчо-розрахункове підприємство Хімпроект з філіями у Ленінграді та Харкові. 3 серпня 1931 р. Хімпроект був реорганізований у Дiпpoxiм, пoтім на базі відділів Дiпpoxiмa були створені самостійні інститути: у 1933р.-Діпроазот (а потім ДІАП, філія якого після війни була створена у м. Сєвєродонецьку. Зараз – це інститут Хімтехнологія).

У 1936 р. був створений спеціалізований проектний інститут хлорної промисловості. Були у цей час створені також другі проектні організації xiмiї, у яких працювала велика кількість інженерів – хіміків та інженерів - механіків.

Xiмічна промисловість не могла успішно розвиватися без відповідного розвитку хімічного машинобудування.

Головне завдання галузі хіммаша було у тому, щоб звільнити країну від імпорту xiмoблaднання. Це завдання , на великий жаль, пoвнicтю не виконано i в тeпepiшній час.

У 30 роки у країні з'явились дипломовані спеціалісти по хіммашинобудуванню. Першим учбовим інститутом гaлyзi у 1931 р. став MIXM. Biн випускає багато спеціалістів галузі i в тeпepiшній час.

Великий вклад до підготовки інженерів для хіммашинобудівництва внесли такі вчені, як I.А. Тимошенко, А.А. Бурдаков, М.Д. Цюрупа та інші.

У 1933р. у м. Суми стали випускати перші вітчизняні компресори високого тиску. У 1934р. стали випускати важкі гумовозмішувачі та змішувальні вальці для гуми. Усього до 1937р. у країні стали випускати 81 нову машину для хімічної промисловості. До 1941 р .загальне число інженерів у цій галузі досягло 6400 чоловік.

У 1943р. був утворений НДІХІММАШ у м. Свердловськ, який пoтiм був переведений до Москви. У 1960р. цей інститут відкрив у

м.Северодонецьк свою філію(у теперішній час це Сєвєродонецький НДІХіММАШ).

Xiмiчнe машинобудування почало бурхливо розвиватися після ВВВ. Будувались нові цехи на діючих заводах xiммaшa, будувались новi заводи. У 1955р .було цими заводами випущено 113тис.т. хімобладнання, а у 1940 р. було тільки 17,2 тис.т.

Після 1960 р. було здійснено значне розширення кількості НДІ та учбових інститутів для підготовки спеціалістів для хіммашу.

Якщо у 1959 р. було у кpaїнi 9 заводів xiммaшa, то у кінці 1965р. їх уже було 29, на яких працювало 70 тис. робітників, виробництво хімобладнення зросло у 3,6 раза.

Великий вклад інженерні кадри галузі у наступні роки внесли для створення нового хімобладнання. Завдяки інженерної діяльності були упроваджені новi технологічні процеси та методи обробки металів - плазмена, електрошлакова, електроно-променева зварка, спеціальні види лиття з використанням машинного формування, з'явились новi економічні матеріали, високоефективні методи захисту металів.

Але у тeпepiшній час заводи хімічного машинобудування України, які володіють високими технологічними можливостями, майже не працюють. У них нема замовлень на нове хімобладнання.

На закінчення теми треба розповісти про внесок Сєвєродонецьких xiмiків у хімічну промисловість та хімічне машинобудування. У цю cпpaву дуже великий внесок внесли інженери - проектувальники та інженери - дослідники Сєвєродонецькоі філії ДіАП (зараз інститут "Хімтехнологія‖). За їх проектами було збудовано багато цехів та навіть заводів у Радянському Союзі та за межами країни.

Також значний внесок внесли у виробництво цілого ряду хімобладнання інженери - конструктори та дослідники Сєвєродонецького інституту хіммашинобудування. Розробки цього інституту працюють на багатьох хімічних підприємствах та заводах хіммашинобування.

Значний внесок зробили у розвиток виробництва органічних барвників рубіжанські проектувальники та дослідники.

Але зараз yci ці наукові та проектні заклади фактично не працюють.

Контрольні питання

1. З яких галузей складається сучасна хімічна промисловість

2. Як розвивалась хімічна промисловість у світі та нашій країні у XIX та XX століттях?

3. Хто з вітчизняних вчених та інженерів внесли великий вклад у розвиток хімії?

4. Роль Сєвєродонецьких інженерів-хіміків та машинобудівників у створенні хімічних підприємств у місті?

Рекомендована література щодо теми № 3

1. Развитие химической промышленности в СССР (в 2-х томах).

– М.: Изд. «Наука», 1984

ТЕМА 4. ІСТОРИЧНА РОЛЬ ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В

СТВОРЕННІ І РОЗВИТКУ ВИРОБНИЦТВА МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ І ВИРОБНИЦТВА ОРГАНІЧНИХ ФАРБНИКІВ.

План лекції

1. Види мінеральних добрив та історія їх появи й розвитку.

2. Вклад вітчизняних та іноземних вчених та інженерів в утворенні сучасного вигляду цих галузей хімії.

3. Роль вітчизняних та іноземних вчених в утворення та розвиток органічних барвників.

4. Історія розвитку Сєвєродонецького об’єднання „Азот‖ і вклад вчених і інженерів Сєвєродонецького ДІАП в цю справу.

5. Як розвивалось Рубіжанське ПО „Барвінок‖ і вклад вчених та інженерів Рубіжанського філіалу НІОПІК у розвиток заводу.

Починаючи з 70-х років ХІХ ст. хімічна технологія в тій або іншій формі проникає майже у всі основні галузі виробництва.

Хімічні продукти почали широко застосовувати в сільському господарстві. В цей час налагоджується виробництво одного з видів неорганічних добрив – суперфосфату, а потім і інших. Здобич і обробка мінеральних добрив в цей період складається в особливу область хімії.

Упровадження точних методів хімічного аналізу у вивченні біологічних процесів, що відбуваються в ґрунті, дозволило створити наукову базу для землеробства, підвищити врожайність.

Розвиток хімії і хімічної технології, як було доведено раніше, дозволяє не тільки збільшувати кількість корисних речей і число корисних вживань вже відомих речовин, але і вводить покидьки галузі процесу виробництва і споживання назад в круговорот процесу відтворювання, створюючи тим самим нові можливості і нові ресурси. Проте, в кінці ХІХ, початку ХХ століть в Російській державі розвитку хімії уділялося мало уваги. Мало, відповідно, випускалося необхідних сільському господарству мінеральних добрив.

Так, в 1914 р. в Російській державі випускалося мінеральних добрив:

89 усл. од., у тому числі азотних – 13,8; фосфорних – 67,3.

Зростання хімії в цілому в Радянському Союзі, до складу якого входила і Україна, почалося практично з 1929г. – першого року І п'ятирічки розвитку народного господарства.

За період з 1928 по 1940 рр. виробництво мінеральних добрив в СРСР змінювалося таким чином, в усл.од.:

1913 1928 1932 1937 1940
всіх добрив 89 135 921 3240 3290
у тому числі:
азотних 13,8 11 56 761 972
фосфорних 67,3 111 179 1473 1404
калієвих - - 21 356 532
фосфоритної муки 7,9 13 384 650 382

З початком ВОВ народне господарство країни зазнало величезних втрат, але завдяки тому, що ряд заводів вдалося евакуювати на схід країни, де їх вдалося вже в 1942г. запустити в роботу, що дозволило нарощувати по роках випуск багатьох хімічних продуктів, у тому числі і мінеральних добрив.

Найменування продукту Роки
1942 1943 1944 1945
Мінеральні добрива (усл.од.) 364 539 776 1121

Цей випуск складав 1/3 від випуску 1940г.

Після війни були намічені заходи по відновленню зруйнованого народного господарства, у тому числі і хімічної промисловості. До 1950 р. намічалося збільшити виробництво мінеральних добрив в 2 рази. В подальше роки виробництво хімічних товарів неухильно нарощувалося. Нижче приведені дані про виробництво мінеральних добрив з 1940 по 1980 р.

Найменування продукту Роки
1940 1950 1960 1965 1970 1975 1980
Мінеральні добрива млн./т у тому числі 3,3 5,5 13,9 31,2 55,4 90,2 103,9
азотні 1,0 1,9 4,9 13,2 26,4 41,6 49,9
фосфорні 1,4 2,4 4,9 8,55 13,4 23,8 30,1
калієві 0,5 0,8 2,6 5,7 9,8 19,1 19,4

Збільшення використовування виробництва мінеральних добрив сприяло збільшенню врожайності різних сільськогосподарських продуктів, і в першу чергу, хлібних культур.

У розвиток хімії внесли колосальний внесок наступні росіяни (радянські) інженери і вчені Н.С. Курнаков, Л.А. Чугаєв, І.Н. Черняєв, Н.М. Жайворонків, В.І. Спіцин, А.В. Миколаїв, В.В. Лебединський. Практично у всіх хімічних виробництвах використовуються каталізатори.

Широко відомі у всіх хімічних виробництвах дослідження в області каталізу А.А. Баландіна, Г.Б. Бореськова, С.С. Лагинова, С.З. Рочинського, М.І. Темкина.

Як наголошувалося вище до мінеральних добрив відносяться наступні види добрив:

- азотні добрива, які включають аміачну селітру, карбамід (або сечовина). Сюди відносять також сульфат амонія і вапняно-аміачну селітру, що містять всього 21% азоту. Аміачна селітра містить 34 % азоту. Останніми роками за рубежем почали використовувати безпосередньо аміак, який виявився дуже ефективним через високий вміст азоту. Але все таки найпоширенішим азотним добривом є аміачна селітра.

- фосфорні добрива, до яких відносять: суперфосфат простий; суперфосфат подвійний; складні, що містять фосфор, фосфоритну муку.

- калієві добрива, до яких відносять хлористий калій, сульфат калія, каліомагнезія.

Широкий розвиток виробництва аміачної селітри, як і інших азотних добрив, став можливим лише на базі синтезу аміаку. Аміачну селітру спочатку не застосовували в сільському господарстві через її вибухонебезпеку (відомий випадок вибуху в р. Оппау в 1921 р. з катастрофічними наслідками).

Ще в 1903 р. академік Д.Н. Прянишников назвав аміачну селітру «добривом майбутнього». Аміачну селітру одержують в результаті переробки аміаку.

Початок широкого промислового виробництва аміачної селітри в СРСР відноситься до 1928-1932 р., коли побудували чотири цехи аміачної селітри, причому один з них був побудований в Донбасі, у м. Горловка (1933р.).

Єство процесу отримання аміачної селітри NH 4 NO 3 полягає в нейтралізації азотною кислотою аміаку з утворенням водних розчинів нітрату амонія, їх упарювання і подальша кристалізація з утворенням твердого продукту.

Зараз хоча суть технології не змінилася, технологічна схема і апаратурне оформлення невпізнанно змінилися.

Труднощі на початку виробництва були у відсутності апаратури з неіржавіючих сталей і кислототривких сплавів.

Один з найважливіших апаратів цього виробництва

- апарат ІТН (використовування тепло-нейтралізації) поступово удосконалювався, підвищувалася його продуктивність і надійність.

Великий внесок у вдосконаленні проектів виробництва NH 4 NO 3 внесли інженери ГІПРОазот А.К. Ковтун, Б.В. Козлов і ін.

До 1940 р. 60% загального виробництва NH 4 NO 3 було зосереджене

в східних регіонах країни, що зіграло важливу роль у ВВВ, оскільки значно задовольнялася потреба в амселітрі для вибухівки.

Виробництво амселітри гальмувалося через те, що вона злежується в процесі зберігання, тому були потрібні спеціальні добавки. Такі добавки РОПИ і ПАНІ були розроблені інженерами М.Н. Набиєвим і А.І. Ільясовим (м. Черчик) і Маниович М.А. (м. Москва) і їх використовування дало великий народногосподарський ефект.

Найістотнішим в технічному процесі виробництва NH 4 NO 3 було упровадження способу охолоджування гранул в киплячому шарі.

Ще в 1956-1957 рр. процес грануляції глибоко вивчався у Сєвєродонецьку в ЦЗЛ ЛХК (нині СПО «Азот») інженером Б.Г. Холіним. Нині він зав. кафедри в політехнічному інституті у м. Суми, проф., докт. техн. наук.

Нарощювання виробництва NH 4 NO 3 продовжувалося з десятиріччя в десятиріччя. Це нарощювання здійснювалося завдяки творчості радянських інженерів. Особливу роль в цій справі слід зазначити інженерів, конструкторів, проектувальників, дослідників ГІАП (м. Москва) і його філіалів, у тому числі і Сєвєродонецького. Нині це Сєвєродонецький інститут «Хімтехнологія».

Треба відзначити, що нарощювання виробництва амселітри проводилося за рахунок будівництва цехів на хімзаводах всіх союзних республік.

У ряду із згаданими вище фахівцями в справі створення сучасного виробництва NH 4 NO 3 важливу роль зіграли такі фахівці, як В.А. Іванов, В.К. Кисельов, В.М. Ніязов, Т.И. Познякова і ін.

Є досить крупне виробництво амселітри і в м. Сєвєродонецк на СПО «Азот». Грануляційна башта помітно підноситься над корпусами нашого гіганта хімії.

Іншим видом ефективного азотного добрива є карбомід – продукт взаємодії двоокису вуглецю з аміаком. Карбамід (сечовина) вперше синтезований Ф. Велером в 1828 р. з хлористого амонія і циановокислого срібла, а в 1970г. він був одержаний А.І. Базаровим з аміаку і двоокису вуглецю.

Промислове виробництво карбаміду стало можливим лише через сторіччя після дослідів, проведених Ф. Велером, завдяки розвитку науки і техніки. З 20-30-х років ХХ сторіччя почався бурхливий розвиток виробництва карбаміду в багатьох країнах світу.

Перші досліди по виробництву карбаміду в СРСР були здійснені в 30-х роках, а з 60-х спостерігався підйом його вироблення з використанням вітчизняного і імпортного устаткування.

Фундаментальні дослідження по синтезу карбаміду були проведені в державному інституті високого тиску під керівництвом Б.А. Болотова.

Перші модельні установки по отриманню цього добрива показали (1935-1936гг.), що звичні конструкційні матеріали того часу не були придатні для промислового синтезу карбаміду.

Виробництво цього продукту на ЛХК (нині СПО «Азот») було пущено в експлуатацію в 1958г., а в 1970г. були проведені заходи щодо інтенсифікації цього виробництва.

У проектуванні і упровадженні вдосконаленої технології отримання карбаміду активну участь брали співробітники Дзержінського філіалу ГІАП, який став головним інститутом в справі вдосконалення виробництва карбаміду.

Важливе місце у виробництві і забезпеченні сільського господарства займають фосфорні добрива, які одержують з фосфатних руд. До систематичного вивчення яких в Росії приступили тільки в 1980 р. (проф. Я.В. Самойлов).

Важливим етапом розвитку радянської фосфатної промисловості з'явилося відкриття і освоєння на Кольському півострові хібінських апатитових руд.

Фосфор знаходить вживання в багатьох областях, проте в найбільших кількостях (більш ніж 90 %) він використовується в сільському господарстві у складі фосфорних і комплексних (разом з живильними елементами – азотом і калієм) добрив.

Завдяки винятковості біологічної ролі фосфору академік А.Е.

Ферсман називав його «елементом життя».

Роль фосфору в житті рослин була виявлена в 1838-1840 р.

Значний внесок в справу створення фосфорних добрив внесли Д.І. Мєнделєєв і дослідник А.С. Єрмолов.

Випуск фосфорних добрив досить у великих кількостях був в кінці ХІХ і початку ХХ сторіч.

Перша світова, а потім і громадянська війна привели багато таких підприємств майже до повного руйнування, тому дореволюційний рівень в СРСР фосфорних добрив був досягнутий тільки в 1927/28 рр.

Проблеми комплексного використовування фосфатної сировини вивчалися в НІУЇФ, МХТІ ім. Д.И. Мєнделєєва та ін. дослідницьких інститутах.

Завдяки широким дослідженням, будівництву нових заводів, що працюють за новою технологією і з використанням новітнього устаткування вдалося збільшити випуск цих добрив, і почато виробництво нових складних добрив – карбоаммофоска, наприклад.

Колосальну роль в цій справі зіграли інженери-дослідники, конструктори, вчені, такі як Н.Е. Товкачів, Н.М. Кувшнников, М.Б. Геладзе, Н.Л. Малоносов і ін.

Одним з важливих мінеральних добрив є калієві добрива, випуску яких в дореволюційній Росії не було.

У 1928-1940 р. продовжувалася розвідка родовищ калієвих солей. В 1933 р. був введений в експлуатацію перший в країні завод по виробництву калієвих солей – Солікамській калієвий комбінат, найбільший в світі калієвий комбінат Березниковській був введений в експлуатацію в 1954 р.

З 1946 р. починається експлуатація на Україні прикарпатських родовищ калієвих солей: Стебниковського і Калуш-Голинського.

З 1954 р. було почато освоєння нового крупного родовища калієвих солей у Білорусії – Старобінського. В 1961 р. у Передкарпатті почав будуватися гігант хімпромисловості – Кулушській хіміко-металургійний комбінат (з 1965г. він в строю).

Основним продуктом, який випускався на цих підприємствах, є хлористий калій, який застосовується як водорозчинне калієве добриво.

У пуску і освоєнні процесу збагачення на перших калієвих флотаційних фабриках взяли активну участь інженери Ю.Ч.

Могульськая, Н.І. Піонів, Н.Н. Тетеріна, Е.І. Соловйов і ін.

У даний час сільське господарство не мислить свій розвиток без мінеральних добрив. На жаль в даний період, період ринкових відносин, мінеральні добрива сталі дорогими і їх виробництво і вживання скоротилося.

Органічні фарбники, які так необхідні текстильній, шкіряній, поліграфічній, хутряній і іншим промисловостями, в даний час по масштабах виробництва сильно поступаються майже всім іншим видам хімічної продукції і складає їх виробництво близько 1 млн. т/рік. Але для вироблення такого нікчемного порівняно з випуском, наприклад, мінеральних добрив доводиться переробляти понад 30-40 млн.т. органічної і мінеральної сировини. Вся ця величезна маса початкових речовин повинна пройти велике число складних (в хімічному) і різноманітних (в технологічному відношенні) стадій, перш ніж вона перетворитися на готову продукцію.

Впродовж багатьох тисячоліть потреби людства в речовинах, здатних офарблювати різні матеріали, задовольнялася за рахунок природних фарбників, витягуваних з деяких рослинних і тваринних організмів. Положення змінилося лише в кінці XVIII сторіччя, коли з'явилася велика потреба у фарбниках, тому виникла необхідність (невідкладна) в заміні дорогих природних фарбників на дешеві штучні фарбники.

У 1820 р. вдалося одержати необхідний для цих цілей нафталін, в 1985 р. бензол, в 1832 р. антрацен, потім толуол, ксиол і т.п. Російський учений М.М. Зінін в 1842 р. відкрив загальний метод синтезу ароматичних амінів (анілін і інші речовини).

Анілін в 1885 р. російським вченим Натансоном був відкритий в м. Юрьеве (Тарту). Потім англійському інженеру В. Перкину через півроку вдалося окислити анілін, що дозволило йому одержати речовину, що офарблює шовк в червонувато-фіолетовий колір. Від цієї дати (1856 р.) і веде своє літочислення анілінофарбна промисловість.

Вчені і інженери Радянської держави внесли великий внесок у розвиток анілінофарбної промисловості. Це російські хіміки: А.М. Бутлеров, В.В. Морков’яников, Н.Д. Зелінській, Н.М. Кижнер, Н.Н. Ворожцов – старший, А.Е. Порай-Кошиц, П.П. Шаригін.

За даними Н.Н. Ворожцова – молодшого з дванадцяти проміжних продуктів, які у переліку німецького хімічного концерну «І.Г. Фарбеніндустрі» значилися найважливішими, вісім вперше синтезовані російськими вченими. Проте, не дивлячись на цей позитивний факт, анілінофарбна промисловість Російської держави знаходилася в зачатковому стані.

Лише із створенням в середині 1913 р. Хімічного комітету при головному артилерійському управлінні на чолі з В.Н. Іпатьєвим почалася серйозна робота по установці устаткування рекуперації на коксохімічних заводах Донбасу, що дозволило виробляти необхідний даній промисловості чистий бензол і чистий толуол.

У кінці 1914 р. було створено акціонерне товариство хімічної промисловості «Руско-Краска». В цей же час почалося будівництво крупного анілінофарбного заводу на ст. Рубіжне.

Після революції, не дивлячись на труднощі, колосальні роботи проводилися по відновленню і розвитку вітчизняної анілінофарбної промисловості. В 20-е роки ХХ сторіччя особливо швидкими темпами розвивалися Дорогомилівський, Рубіжанський і Дербаневський хімзаводи. В 1940 р. хімзаводи цієї групи вже випускали 186 марок фарбників. З початком ВОВ 88 % потужності даної промисловості було втрачено. Проте на базі евакуйованого устаткування в неймовірно скрутних умовах в східних районах країни поступово організовувалися нові центри анілінофарбної промисловості. Разом з тим в 1945 р. випуск фарбників склав лише 45 % довоєнного виробництва.

Після закінчення ВОВ вже в 1950 р. цей довоєнний випуск фарбників був значно перевершений як за об'ємом, так і по асортименту.

На Рубіжанськом хімкомбинаті в цей час було створено крупне виробництво тіоіндігоїдних і кубових поліциклічних фарбників.

Великий внесок в цю справу внесли інженери РХК Е.М. Арнольдов, І.Д. Бєлкін, І.А. Троянов, П.Н. Лемешов, А.Ф. Сахаров, А.Н. Батенчук, за що їм було привласнено Державну премію СРСР.

Успішно розвивалося виробництво різних хімічних напівпродуктів і фарбників на Дорогоміловському заводі, Дербенєвському, Березниковському, Новомосковському, Кемеровському хімічних заводах і комбінатах.

Рішучий крок до поліпшення асортименту фарбників був створений в період 1971-1975 рр.

У зв'язку з появою нових видів синтетичних волокон почалося виробництво фарбників нових класів.

Великим досягненням анілінофарбної промисловості з'явилася організація виробництва активних фарбників – нового класу, фарбників, що володіють здатністю в процесі фарбування хімічно взаємодіяти з офарблюваним субстратом (наприклад, з целюлозою виляску, кератином шерсті і т.п.).

У період 1976-1980 р. вперше в світі інженери НДОПІКУ Н.С. Докуніхін, Г.Н. Ворожцов створили новий оригінальний клас фарбників, що одержав назву «Кубогени». Ці фарбники виявилися значно простіше за кубові фарбники і доповнювали гамму відсутніх в цьому класі чистими і яскравими фарбниками червоного кольору.

Великий внесок у розвиток хімії даних фарбників вносили в цей час інженери-хіміки інституту НДОПІК і його філіалів, у тому числі Р.Ф. НДОПІК.

У цьому філіалі вдалося створити багато різних фарбників і потім за допомогою проектного інституту ДІПРООРХІМ упровадити їх на виробництві.

Серед цілого роду видатних інженерів цього інституту слід зазначити професора Голомба – людини дивної долі, вражаючої працездатності і винахідливості. На жаль, він рано пішов з життя.

У ці роки великий розвиток отримало виробництво прискорювачів вулканізації каучуків, протистаріння гуми і пластичних мас і інших добавок до полімерних матеріалів.

Треба сказати, що не дивлячись на бурхливе зростання виробництва різних фарбників і напівпродуктів, для їх випуску умови роботи на цих виробництвах були важкими, оскільки тут, в основному, здійснювалися періодичні процеси і, у зв'язку з цим, багато використовувалося ручної праці, пов'язаної з найрізноманітнішою гаммою речовин, більшість з яких є токсичними.

У зв'язку з цим велику увагу надавалося питанням автоматичного контролю технологічних процесів, автоматизації окремих процесів і цілих виробництв, механізації трудомістких процесів і поліпшенню умов праці.

Широке поширення набули, зокрема, автоматичні фільтр-преси, розроблені інженерами УкрНДІХІММАШа і що серійно випускаються заводом «Прогрес» (р. Бердичів), інженериконструктори якого багато зробили для удосконалення конструкції таких пресів, барабанні вакуум-фільтри, розпилюючі сушарки, погружні насоси і т.п.

На жаль, в даний час анілінофарбна промисловість знаходиться в занепадницькому поляганні.

Багато цехів, наприклад, Рубежанського ПО «Фарбник» зупинені,

а це значить, що їх практично не можливо буде запустити через корозію апаратів і трубопроводів, ліквідований Рубежанській філіал НІОПІК (він зараз ввійшов до складу об'єднання «Фарбник»). Багато інженерів-хіміків найвищого класу виявилися без роботи.

Контрольні питання.

1. Як йшло зародження і створення виробництв мінеральних добрив?

2. Які вітчизняні учені і інженери внесли свій внесок в створення і розвиток виробництва мінеральних добрив?

3. Як створювалося виробництво аміачної селітри?

4. Історія створення виробництва карбаміду і роль інженерів в цій справі?

5. Історія розвитку виробництва калієвих добрив?

6. Роль вітчизняних учених і інженерів в розвитку анілінофарбної промисловості?

7. Історія виробництва органічних фарбників у м. Рубіжне?

Рекомендована література щодо теми № 4

1. Развитие химической промышленности в СССР (в 2-х томах),

- М.: изд. «Наука», 1984.

ТЕМА 5. ВНЕСОК ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У СТВОРЕННЯ І РОЗВИТОК ХІМІЧНОГО МАШИНОБУДУВАННЯ.

План лекції

1. Зародження вітчизняного хімічного машинобудування.

2. Роль інженерів в розробці та налагодженні випуску сучасного обладнання для хімії.

3. Де і як йшла підготовка потрібних кадрів для даної галузі техніки.

4. Вклад Сєвєродонецьких фахівців у створенні сучасної техніки для різних галузей хімічної промисловості.

Інженер, що спеціалізується в області хімічного апаратобудування повинен володіти необхідними знаннями по технічним, тепловим, міцністим і гідродинамічним розрахункам, по конструюванню, та розрахунку на міцність, жорсткість та стійкість окремих конструкцій, монтажу і випробуванню апаратів хімічної промисловості. Повинен уміти вибирати конструкційні матеріали з урахуванням їх поведінки в умовах дії на них агресивного середовища при заданому тиску і температурах.

Інженер, що займається конструюванням апаратів хімпромисловості, повинен володіти наступними якостями:

1) винахідливістю , тобто умінням вигадувати або винаходити цінні, корисні ідеї або принципи, що лежать в основі речей або процесів, призначених для досягнення цілей;

2) умінням проводити інженерний аналіз – здатністю аналізувати даний елемент, систему або процес, показуя технічні або наукові принципи з метою швидкого отримання правильних рішень;

3) технічними знаннями – доскональним знанням і глибоким освоєнням конкретної інженерної спеціальності;

4) широкою спеціалізацією – здатністю компетентно і упевнено розбиратися в основних проблемах або інших ідеях наукових дисциплін, що лежать за межами даної вузької спеціалізації.

5) математичною майстерністю – уміти у разі потреби застосовувати математичний апарат і обчислювальні методи;

6) умінням ухвалювати рішення в умовах невизначеності, але при повному всесторонньому обліку всіх істотних;

7) знанням технології виробництва – розумінням можливостей і обмежень як колишніх, так і нових технологічних процесів;

8) умінням передавати інформацію про одержані результати – здатністю виражати свої думки чітко і переконливо – усно, письмово і графічно.

Професор П.М. Лукьянов в своєму 6-томному творі «Історія хімічних промислів і хімпромисловості Росії» указував, що «кожний працівник в тій або іншій галузі науки і промисловості не може не зацікавитися джерелами її розвитку». В цій історії, як в дзеркалі відображаються причини її прогресу, заміна одного виду сировини іншим, причини виникнення або вмирання того або іншого технологічного процесу або, образно виражаючись, причина «моральної сторони його». В ній відображаються впливи наукових відкриттів на промисловість, вплив економічної політики уряду і ін.

Про це ж говорив і великий російський критик В.Г. Белінській: «Теперішній час – є результат минулого і вказівка на майбутнє. Ми запитуємо те, що пройшло, щоб воно пояснило нам наш теперішній час і натякнуло нам про наше майбутнє».

Хімічна промисловість не може успішно розвиватися без відповідного розвитку хімічного машинобудування.

За основу класифікації хімічного устаткування взято дві ознаки: характер технологічного процесу; спільність конструктивних форм, машинобудівної технології, вживання матеріалів і захисних покриттів.

До машин хімічних виробництв відноситься технологічне устаткування, в якому обов'язковим і визначаючим зміст технологічного процесу є механічна дія робочих органів машини на об'єкт обробки. По функціонально-технологічному призначенню розрізняють наступні види машинного технологічного устаткування хімічних виробництв:

1. Дробарки і подрібнювачі.

2. Машини для класифікації сипких матеріалів.

3. Змішувачі, живильники, дозатори.

4. Мішалки.

5. Фільтри.

6. Центрифуги.

7. Машини з барабанами, що обертаються.

У хімпромисловості використовується ще більша гамма різноманітного хімічного устаткування і машин, причому окремі машини мають широке вживання, а інше устаткування може використовуватися тільки в окремих виробництвах. Але перш ніж говорити про ці машини слід зупиниться на історії становлення і подальшого розвитку хімічного машинобудування.

У ХІХ столітті в Росії хімічне машинобудування не існувало. В дореволюційній Росії хімпромисловість розподілялася по країні украй нерівномірно. Машинобудівні заводи будувалися, як правило, безпосередньо в районах споживання машин. Наприклад, устаткування для цукрової промисловості виготовлялося тільки в Україні, устаткування для підприємств хімічної промисловості – на Україні і в Центральному промисловому районі Росії.

Яке ж основне устаткування і які машини були потрібні хімії, на що повинні були звернути увагу і зусилля інженери тих далеких років, та і зараз над чим працює інженерна думка. Номенклатура такого устаткування величезна.

Оскільки в хімії використовується величезна гамма матеріалів, більшість з яких володіє агресивними властивостями, тому для забезпечення працездатності хімустаткування його необхідно виготовляти з хімічно стійких матеріалів (неіржавіюча сталь, кольорові метали, пластмаса, стекло, кераміка). Щоб все це створити була потрібна активна інженерна діяльність, робота вчених і конструкторів.

У колишньому Радянському Союзі до 1927 року практично спеціальних заводів по хіммашинобудівництву і інститутів цієї галузі промисловості не було. Тільки після створення в грудні 1927 року Державного хіміко-апаратурного пайового товариства «Хімстрой» його хіміко-технологічна група поклала початок організації в країні науково-дослідних і проектних інститутів хімпрома, а конструкторсько-машинобудівна група абсолютно нової, що зароджувалась галузь промисловості – хімічного машинобудування.

У 1928 році була створена лабораторія по хімічній апаратурі при МХТІ імені Д.І. Менделєєва. Займалися цією проблемою і машинобудівники. В 1928 році при Машино-технічному синдикаті був організований проектний відділ, в якому працювало 122 людини.

Таким чином 1928 рік можна вважати роком народження нової самостійної галузі – хімічного машинобудування.

У травні 1930 року організаційно оформляється нова галузь – створюється Всесоюзне об'єднання хімічного і цукрового машинобудування, куди ввійшли 9 машинобудівних заводів: ім. М.В. Фрунзе (м. Суми), «Більшовик» (м. Київ), «Прогрес» (Бердичів), «Червоний жовтень» (м. Фастів), ім. Артема (м. Дніпропетровськ) і ін. Причому 8 з 9 заводів знаходилися в Україні. В цей час значну увагу почали надавати становленню наукової бази. В 1930 році в м. Москві був створений перший в країні галузевий інститут хімічного машинобудування (ГНІХМ), який пізніше реорганізований в експериментально-конструкторський інститут хіммаша (ЕКімаш). Цей інститут в 1936 році був переведений з м. Москви до Харкова, перейменований згодом в Харківський філіал НДІХІММАШ, а з 1957 року – УкрНДІХІММАШ. Цей інститут діє і понині.

Основна задача галузі хіммаша була звільнити країну від імпорту хімобладнання. Ця задача, на жаль, повністю не вирішена і понині.

У 30-е роки в країні з'явилися дипломовані фахівці по хімічному машинобудуванню. Першим учбовим інститутом галузі в 1931 році став МІХМ. Він випускає в Росії багато фахівців для хімічного машинобудування і зараз.

Великий внесок в підготовку інженерів для хімічного машинобудування внесли такі вчені, як І.А. Тімошенко, А.А. Бурдаков, Н.Д. Цюрупа.

З 1931 року в країні було налагоджено виробництво апаратури для заводів синтетичного аміаку, емальованої хімапаратури.

У 1933 році в місті Суми був виготовлений перший вітчизняний компресор високого тиску.

У 1934 році був освоєний випуск важких гумозмішувачів і вальцевих змішувачів для гуми.

У 1936 році випущена перша трубчаста парова сушарка для торфу, виготовлені центрифуги, почато освоєння автоклавних суперцентрифуг.

Всього в 1937 році була освоєно 81 нову машину. До 1941 року загальне число інженерів в галузі досягло 6400 чоловік.

Проте ВОВ, що почалася, завдала великої шкоди хімічному машинобудуванню. Заводи хіммаша в Україні були зруйновані, але багато з них були евакуйовані на схід.

Так, в 1942 році в м. Свердловськ (нині Катеринбург) на базі евакуйованого заводу «Більшовик» був побудований завод Уралхіммаш.

У 1943 році був створений НДІХІММАШ в м. Свердловськ, а потім переведений до Москви. В 1960 році цей інститут відкрив в м. Сєвєродонецьк свій філіал (зараз це Сєвєродонецький УкрНДІХІММАШ).

Хімічне машинобудування почало бурхливо розвиватися після ВОВ. Будувалися нові цехи на діючих заводах хіммаша. Йшло будівництво нових заводів, в 1955 році було вже випущено 113 тис. т хімустаткування, тоді як в 1940 році всього 17,2 тис. т.

У 60-і роки відбулося значне розширення мережі НДІ і учбових інститутів для підготовки фахівців для хіммаша.

Якщо в 1959 році було в країні 19 заводів хіммаша, то на кінець 1965 року було вже 29 заводів, на яких працювало 70 тис. людей, у тому числі 3002 конструктора; виробництво хімобладнання зросло в 3,6 рази. Великий внесок інженерні кадри галузі в подальші роки внесли в створення нового хімустаткування, у тому числі великої одиничної потужності. Так був початий випуск колон високого тиску в рулоньованому виконанні, карусельні фільтри з поверхнею фільтрації 100 м 2 і т.п.

Основою розвитку хімічного машинобудування є проведення глибоких експериментальних і теоретичних досліджень процесів і устаткування. Цю роботу виконували ряд галузевих науководослідних і конструкторських інститутів, серед яких головним чином був НДІ хіммаш (Москва).

Велика роль радянських вчених і інженерів в розробці теорії, методів розрахунку і конструювання машин і апаратів хімічних виробництв: П.А. Ребіндера, В.А. Баумана, І.Ф. Гончарова і т.д.

Головним каменем науки хімічного машинобудування є теорія розрахунків тонкостінних оболонок. Сучасна теорія оболонок в основному базується на двох допущеннях:

1. Прямі, які перпендикулярні до серединної поверхні, зберігають свою довжину.

2. Напруги, діючі на майданчики, які паралельні серединній поверхні, малі в порівнянні з іншими напругами; і ними можна нехтувати.

Перші радянські роботи в цьому напрямі належать І.Я. Штаєрману, що застосував до рішення оболонок обертання метод асимптотичної інтеграції. Йому так само належить вельми інтенсивна робота, в якій розрахунок куполу проводиться аналогічно розрахунку арки на іншій підставі.

Інший метод – отримання рівняння теорії товстих оболонок, виходячи із загальних рівнянь теорії пружності. Особливої уваги заслуговує одержане їм рішення для горизонтального опертого по краям циліндра, частково або цілком заповненого рідиною.

Слідуючи по тому ж шляху, одержали рівняння теорії тонких оболонок. Результати своїх численних робіт по теорії оболонок опублікували в 1946р. В ній є відносне просте рішення для опертого по краям горизонтального циліндра, наповненого рідиною, а також рішення задачі про розподіл напруг навкруги отвору в стінці циліндра, що знаходиться під впливом кільцевих і осьових напруг.

З інших робіт слід зазначити статті, в яких внесено ряд уточнень і доповнень в рівняння Лява, з питання про краєвий ефект, з питання стійкості тонких оболонок.

Тісно пов'язана з теорією тонких оболонок, теорія тонких пластинок, яка почала розроблятися в Росії ще в дореволюційний період І.Г. Бубновим, Л.С. Лейбензоном, А.Н. Динніком і іншими. Особливо значні в цій області заслуги Б.Н. Галеркина, який у ряді досліджень дав рішення для великого числа практично важливих випадків прямокутних, трикутних, еліптичних, секаторних і інших пластинок при різних типах навантажень і умовах закріплення.

Великий внесок в теорію тонких пластинок зробив також П.Ф. Панкович в роботі, що відноситься до будівельної механіки корабля.

Значні і численні роботи С.Г. Лехніцкого по теорії анізотропних пластинок, які зведені в монографію, що містить ряд оригінальних рішень.

Нові рішення для пластинок змінної товщини дав А.Д. Коваленко в роботі, в якій розглядаються диски конічних і показових профілів з поперечними постійними або змінними навантаженнями, контурними поперечними силами або згинаючими моментами і температурними напругами.

У роботі В.Н. Соколова дається просте оригінальне рішення для суцільних і кільцевих круглих пластинок, що вимагає визначення лише двох постійних інтегрувань, незалежно від числа областей інтегрування.

Теорія швидкообертаючихся дисків розроблялася в СРСР головним чином у зв'язку з потребами турбобудування. Методи розрахунку були запропоновані Г.И. Пахомовым і У.Е. Рівошем.

Вельми загальне рішення для швидкообертаючихся дисків дав А.Д. Коваленко, що використовував його до розрахунку дисків конічного і експоненціального профілів, навантажених власною масою і бічним навантаженням, при нерівномірному нагріві диска.

Розрахунок швидкообертаючихся судин, що містять як один з конструктивних елементів диски, був вперше приведений в книзі З.Б. Канторовича «Основи розрахунку хімічних машин і апаратів» першого видання, пізніше цей розрахунок одержав подальше розширення, особливо стосовно роторів центрифуг.

Значний внесок внесли російські і радянські вчені в теорію товстостінних циліндрів, що мають таке велике вживання у ряді галузей машино- і апаратобудування і в артилерії.

Загальні методи розрахунку товстостінних циліндрів в області пластичних деформацій дали А.А. Ільюшин і В.В. Соколовській.

Значний інтерес представляють оригінальні роботи Г.С. Шапиро «Про стиснення нескінченного полого кругового циліндра тиском, прикладеним на ділянці бічної поверхні» і В. Л. Бідермана «Розрахунок симетрично навантажених циліндрових деталей», в яких розглядаються циліндри, навантажені тиском, що змінюється уздовж тієї, що утворюється по лінійному закону ламаної, циліндри, навантажені зосередженим кільцевим тиском, а так само циліндри, що навантажені силами нормальними до площини торця, або зсовуючими силами, що лежать в площині торця» Слід особливо наголосити і на роботах А.Л. Гольденвейзера «Теорія пружних тонких оболонок», А.С Вольміра «Гнучкі пластинки і оболонки», Х.М. Муштарі і К.З. Галимова «Нелінійна теорія пружних оболонок», П.М. Огибалова «Вигин, стійкість і коливання пластинок», А.Д. Коваленко «Круглі пластини змінної товщини».

Сучасне хімічне машинобудування, як самостійна галузь в СРСР стала існувати з 1966 року, коли було створено Міністерство хімічного і нафтового машинобудування. В даний час хімічне машинобудування уже є великою галуззю народного господарства країни, що має свої крупні заводи, галузеву наукову, лабораторну і досвідчену бази.

Перед хімічним машинобудуванням тут поставлена задача створення і випуску високопродуктивного устаткування, у тому числі для нових технологічних процесів в хімічній, нафтовій, газовій, нафтопереробній, нафтохімічній, медичній, мікробіологічній, целюлозно-паперовій промисловості.

Оболонки у вигляді циліндрів, куль, конусів або їх комбінації широко застосовуються в сучасній техніці. Це парові казани, сухі газгольдери високого тиску, куполи будівель і т.д. Особливо часто оболонки зустрічаються в апаратах хімічної промисловості. Таке значне вживання оболонок вже відвіку примусило учених звернути увагу на питання теорії оболонок, і формули для їх розрахунку запропоновані ще в 17 столітті. Вперше більш глибоке дослідження цих питань було опубліковано в 1828г. В цьому дослідженні бралися до уваги лише розтягуючі і стискаючі напруги, що виникають в оболонках під дією прикладених сил, і не враховувалися згинаючі моменти і напруги середовища.

Великий внесок в теорію тонких оболонок зробили і радянські учені, які внесли в неї ряд поправок і уточнень і які запропонували нові оригінальні методи.

А.Л. Гольденвейзер вказав на помилку в основних рівняннях Лява. В.Н. Новожілов, P.M. Фількенштейн, Х.М. Муштарі, А.И. Лурье встановили наближений характер теорії, ступінь наближення, що дається нею, і область її застосовності, поклавши, таким чином, почало новим методам дослідження. Оригінальний і плідний метод побудови теорії оболонок, виходячи із загальних рівнянь теорії пружності, розробили Б.Г. Галеркин, А.І. Лурье.

Більшість вказаних робіт відноситься, головним чином, до оболонок обертання, навантажених силами, розподіленими симетрично навкруги осі по поверхні або по вільних краях оболонок. Паралельно йшло вивчення оболонок, навантажених несиметрично розподіленими і зосередженими навантаженнями.

І наприкінці слід сказати про основні напрями науково-технічного прогресу в хімічному машинобудуванні: створення устаткування великої одиничної продуктивності; створення нових агрегатів безперервної дії, що інтенсифікують хімічні виробництва на основі використовування новітніх досягнень науки і техніки; широка механізація і автоматизація технологічних процесів, вживання гнучких автоматизованих виробництв; максимальна економія матеріальних і енергетичних ресурсів в знов створюваному устаткуванні і в галузі; широке використовування нових конструкційних матеріалів; підвищення якості устаткування що випускається, і, зокрема, такого його показника, як надійність, оскільки простої устаткування високої інтенсивності приводять до великих економічних втрат.

Широко тут, завдяки інженерній діяльності, повинні упроваджуватися нові технологічні процеси і методи обробки металу – плазмова, електрошлакова, електронно-променева зварка, спеціальні види лиття із застосуванням машинного формування, освоєні нові економічні матеріали, високоефективні методи захисту металів і ін.

На жаль в даний час заводи хімічного машинобудування України, володіючи високими технологічними можливостями, слабо працюють. У них немає замовлень або дуже мало на нове хімобладнання.

Наприкінці слідує зупиниться на історії діяльності Сєвєродонецького УкрНДІХІММАШа, якому вже більше 40 років. Інститут створив багато типів змішувачів для сипких і пастоподібних матеріалів, випуск яких здійснювався на 5 заводах хіммаша, у тому числі на 2-х українських, подрібнювачів, дозаторів і живильників, велика гамма іншого устаткування.

Він мав зв'язок з багатьма хімічними заводами.

Займався і займається інститут створенням устаткування і деталей для хімзаводів з пластичних мас.

Контрольні питання:

1. Якими якостями повинен володіти інженер, що займається хімічним устаткуванням?

2. Яке основне устаткування і машини широко використовуються в цій галузі промисловості?

3. Як і коли зароджувалася в нашій країні галузь хімічного машинобудування?

4. Як розвивалося хімічне машинобудування в нашій країні до ВОВ?

5. Як створювалася наукова база для створення високонадійного хімобладнання?

6. Які задачі стоять перед даною галуззю на майбутнє?

Рекомендована література щодо теми № 5

1. Развитие химической промышленности в СССР (в 2-х томах), - М.: изд. «Наука», 1984.

Тема 6. РОЛЬ ІНЖЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У РОЗВИТКУ МЕТАЛУРІЇ ТА ВИРОБНИЦТВІ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

План лекції

1. Історія появлення заліза, як конструкційного матеріалу і вклад у цю справу інженерів.

2. Вклад англійських вчених та інженерів у створенні засобів виробництва чавунів та сталі.

3. Роль російських інженерів у розвиток виробництва металу.

4. Історична роль інженерів у розвитку кольорової металургії.

5. Роль сучасних вітчизняних інженерів у розвитку чорної металургії.

Найвидатнішим досягненням людства, яке викликало бурхливий зpiст виробничих сил, виявилась здобича та використовування заліза.

Залізо остаточно витиснило кам'яні знаряддя, чого не могли зробити нi мідь, нi бронза.

У Китаї залізо було відоме вже у 2357 р. до н.е., а у Єгипті - у 2800р. до н.е. Залізний вiк у Європі почався приблизно за 1000 poкiв до н.е., коли на берега Середземного моря проникло мистецтво здобичі заліза.

На відміну від міді та олова залізо у давнину здобувалось всюди з озерних, болотняних, лугових та інших руд, які у теперішній час вже не мають великого практичного значення.

Одним з найбільш видатних винахідів людства був сиродутний процес здобичі заліза, при якому відновлення заліза з руди досягалось при t = 900 С. Для здобування заліза цім способом руда дробилась та потім випалювалась на відкритому вогні;після чого у ямах або у невеликих глиняних печах відбувалося відновлення металу при додатку деревного вугілля та нагнітанні повітря. Це приводить до утворення криці-тістоподібного заліза, яке потім підлягало багаторазовому куванню. Для зростання мiцнocтi заліза використовувалось так зване зварювання ,а також загортовування залізних виробів або їх цементація.

Cпoci6 здобування зварного заліза був уперше застосований у Вірменіі у 1400р.до н.е. Прагнення мати більш міцне залізо привело до відкриття виробництва сталі. Сталь у античному свiтi використовували ще у першій половині I тисячоріччя до н.е.

Розповсюдження залізної металургії привело людство до останнього періоду пepвicнoї iстopiї, який характеризувався епохою "залізного меча, а разом з тим залізного плуга та сокири".

При феодальному способу виробництва значно розширилось виробництво заліза, яке було потрібно для різних знаряддів пpaцi. Розширення виробництва заліза здійснювалось завдяки удосконалюванню cnocо6у його виробництва. Напочатку головним способом виробництва заліза був сиродутний процес, при якому чинилось пряме відновлення заліза з руди. У сиродутне горно нагніталося повітря.

Перші доменні печи, які з’явились у Європі у середині XIVcт., забезпечували одержання вже не заліза, а чавуна, який пoтiм у горні перетоплювався для одержання сталі.

У Pociї перші доменні печі були збудовані у 1637р. недалеко від Тули та Кашири.

Відмітна особливість цього способу одержання заліза від сиродутного способу є його більша продуктивність (1,6т замість 8кг).

Технічний переворот у машинобудівництві явився головним стимулом для розвитку металургії у епоху промислової революції XVII-XVIII cт. Цей переворот у металугії (передусім у англійській) полягав у винаході та широкому використанні нової технології одержання чавуна та удосконалення переділа чавуна у залізо.

У мануфактурний пepioд доменне виробництво, що базувалось на використанні чавуна, стало приводити до швидкого знищення лісів. "Паливний голод" швидко настав у таких країнах, як Англія, Франція та др., що породило прагнення знайти замінювач деревного вугілля .

Російський метал до початку XIX cт. грав найбільшу роль у промисловому розвитку Англії. Думка про заміну деревного вугілля з'явилась ще у XVII ст. Спроби використовувати кам'яне вугілля для виробництва чавуна XVII та на початку XVIII ст. були приреченні на невдачу.

Перший ycпix у цій справі був у англічаніна Дода Додлея у 1619 р. На це вiн одержав патент, але промислового використання цей засіб не знайшов.

Тільки у 1735р. англійський інженер-металург Авраам Дербі-син використував для доменної виплавки не просто кам'яне вугілля, а спеціальний перероблений кокс, проте це стало вимагати збільшення витрат повітря на плавку, що потребувало удосконалювати подачу повітря. У Англії введення повітрянодувних машин почалось у 1782р. та продовжувалось безперервно.

Проте проблема зросту продуктивності доменної пeчi була розв'язана тільки у 1857р. англічанином Е. Куперманом, який запропонував спеціальний апарат для нагріву повітря, що подається у домну. Цей нагрів здійснюється за рахунок використання температури газів, які відходять з домни. Цей cnoci6 використовується у доменному виробництві до теперішнього часу.

Зpicт виплавки чавуна привів до невідповідності між кількістю чавуна, який здобувається з домни, та можливістю його переділу у залізо. Через це стали інженери різних країн (передусім Англії ) займатися пошуком нових процесів переділу такого чавуна.

Для цього був запропонований процес пудлінговання (змішування розплавленого металу з шлаком у печі, у якій топочний та робочий пpocтip було розділено). Удосконалення в цей процес внесли у 1783р.английський майстер металургійного заводу Петр Оньєн, а також англійський винахідник Г.Корт. Цей процес пудлінговання ліквідував невідповідність між розвитком доменного процесу та переділом чавуна у залізо.

До 70-х років XIX ст. індустрія Європи споживала в основному чавун та залізо, хоча сталь у цей час виготовлялась, однак cпocоби ії масового виробництва були не відомі. Між тим вже у пepшiй половині XIX cт. у Англії, Німетчені, Pociї та у других країнах виконувались роботи по вивченню властивостей сталі, розроблювались новi методи її виробництва.

Великих досягнень у цій області (виробництво тигельноі сталі та сталі у великих виплавках) мав російський гірничий інженер П.П. Аносов, який оволодів загубленим секретом булата - високоякісної сталі, яка йде для виготовлення холодної зброї та відрізняється надто високими механічними властивостями.

Приблизно у цей час великих ycпixiв у виробництві збройної сталі досягли заводи Крупа у Німетчині.

У Pociї проблему здобування великих та однорідних виливок для гармат ycпiшнo вирішив у 1857 р. гірничий інженер П.М. Обухов.

Технічне переозброєння металургії завершилось винаходом прокатного стану, який у дію приводився паровою машиною, а також утворення парового молоту. Перший прокатний стан зробив англічанин Корт, який також був винахідником методу пудлингования.

До 60-х poкiв минулого сторіччя більш усього виплавлялось чавуна у Англії, але у 2-й половині цього сторіччя Англію почали випереджати Німетчина та США.

У XIX ст. йшов розвиток техніки, у тому числі здійснювалось грандіозне залізничне будівництво та перехід від дерев'яних парусних суден до сталевих парових суден, тому потреба у виробництві сталі зросла у грандіозних кількостях, одже зростала кількість виплавляємого чавуна.

Це вимагало підвищувати продуктивність домених печей, що примусило інженерів того часу пocтiйнo шукати шляхи їх поліпшення. Тому до початку ХХ-го сторіччя доменна пічь різко міняла свою конструкцію: з кам'яної та громозкої, яка володіла низькими техніко-економічними показниками, вона перетворилась у досить досконале металеве спорудження.

У 1850 р. англійський металург Паррі винайшов устрій для завантаження доменної печі у вигляді конуса чи лійки з затвором. Цей пристрій з невеликими змінами зберігається до наших днів.

У Pociї розвиток доменного виробництва помітно прискорився у останню чверть XIX cт.(особливо у Донецькому басейні та Кривому Рогу (Украіна). Тут домена техніка знаходилась на piвнi європейської.

Вимоги, які пред'являлись у другій половині XIX cт., не могли бути задовільнені існуючими методами виробництва сталі. Це було вирішено англійським винахідником Генрі Бессемером (1856 р.) Biн запропонував метод переробки чавуна у сталь шляхом продувки крізь його стиснутого повітря у конверторі. Цей процес одержування сталі увійшов в icтopiю, як Бессемерівський спосіб одержування сталі. У середині 90-х p. XIX ст. Бессемерівський процес надійно увійшов у металургію.

У Pociї цей процес у промисловому масштабі упроваджувався з 1872-1875 років під керівництвом інженера-металурга К.П. Поленова.

Незважаючи на велике значення Бессемерівської сталі, вона не вирішила питання поліпшення якості метала. Для поліпшення же якості потребувалось підвищити температуру у печі. Французький інженер - металург П'ер Мартен у 1864р. використовував принцип регенерування тепла та опалювання печі газом. Biн збудував регенеративну полум'яну піч, у якій сталь вироблялась на поду регенеративним полум'ям шляхом переробки чавуна та стального лому (скрабу). Цей споci6 знайшов ім'я мартенівського та вiн icнyє до теперішнього часу. Багато сталі виплавляється i тепер у мартенівських печах.

Але при Бессемерівському та мартенівському cnocо6ax виробництва сталі було не можливо виведення шкідливих домішок – сірки та фосфору, тому виникла проблема дефосфортизації метала у Бессемерівських конверторах та мартенівських печах.

Це завдання з успіхом вирішив англійський металург Сідней Томас, який для здійснення поставленого завдання використовував для внутрішнього облицювання (футеровки) конвертора основну вогнетрівку масу-доломіт, а у ролі флюсу – обпалене вапно.

Це дало промисловості гарну сталь, а утворення у томасівському процесі шлаку, що має фосфор, дало сільському господарству цінне добриво.

Появлення у кінці XIX ст. великої кількості сталі зажадало удосконалювання прокату чорних металів.

В процес удосконалювання прокатних станів та утворювання нових внесли вклад у XIX ст. і pociйські інженери . Це російський механік Пятов В..С. Він сконструював прокатний стан. Ці стани спочатку приводились до руху паровими машинами, але у 1897р.у Німеччині для цього уперше використали електричний двигун. Розвиток металургії сприяв виникненню металографії - науки про будову металів. До кінця XIX ст. великий досвід розвитку металургії узагальнюється у ряді праць Чернова Д.К., Пepci, Ведінга, Лаврова та інших.

Чернов Д.К. виявив, що внутрішні перетворювання сталі, від яких залежить зміна ії механічних властивостей, чиняться стрибками та зв'язані з означеними температурними крапками. Праці вчених дали можливість до 90-х poкiв XIX cт. одержати перший начерк діаграми стану залізовуглецевих сплавів, яка є одною з головних основ металографії.

До цього часу ми розглядали розвиток у минулих сторіччях металургії чорних металів, але велику роль у промисловості грали й кольорові метали та їх сплави, тому нижче буде розглянуто, як же йшли справи з розвитком металургії різних головних кольорових металів.

Кольорова металургія – одна з найважливіших галузей важкої промисловості, охвачує добування та збагачування руд, виробництво та обробку ycіx їx видів та їх комплексний характер.

У другій половині XIX ст. сфера використання кольорових металів значно розширилась. Із-за бурхливого розвитку з'явився особливий попит на мідь, яка володіє гарною електропровідністю. У зв'язку з цим у технології виплавки міді відбулися глибокі змiни.

Головною сировиною для виробництва міді у цей пepioд є мідні колчедани.

Виробництво мідi до кінця XIX ст. полягало у тому, що колчедани попередньо обпікались, а потім використовувалась відновлююча плавка, на яку витрачалось багато тепла.

Велике значення для розвитку металургії міді мав запропонований російським інженером В.Л. Сем’янніковим cnoci6 виробництва міді з штейнів (проміжного продукту, який складається з сплаву сульфату міді з сульфідом заліза).

У 1882 р. російський інженер А.А. Ауербах збудував пepшi у свiтi чотири великих конвертора для виробництва міді на Богославському заводі ( Урал).

У цей період були значно удосконалені методи здобичі золота. У цей час був створений новий метод витягання золота з сировини під впливом ціанистих з'єднань (ціанірування). Великий внесок в утворення цього методу зробив російський вчений П.Р.Багратіон.

Biн перший указав, що золото, срібло, мідь гарно розчинюються у водних розчинах лужних ціанідів. Впровадження цього методу дало можливість до 1900р. підняти здобичу золота до 691 т з 190 т.( у 1870р.).

У XX ст. особливо після світової війни тexнiкa пред'явила нові вимоги до металургії, причому головним матеріалом сучасної техніки продовжує залишатись залізо та його сплави. У середині ХХ ст. ( у I960 році) витрата заліза та його сплавів складала по мaci 92-93% загальних витрат ycix промислових матеріалів.

Характерними рисами сучасного технічного розвитку чорної металургії є підвищення виплавки електросталі, впровадження виплавки та розливу сталі під вакуумом, випроваджування безперервної розливки сталі, picт виплавки з використанням дуття, збагаченого киснем, виплавка домених феросплавів, виробництво нових профелей прокату.

У області кольорової металургії на протязі XX ст. росте виробництво алюмінію, а також таких металів, як титан, германій, нio6iй, тантал.

Незважаючи на те, що початкові фізико-xiмiчнi та технологічні моменти у способах виробництва заліза, сталі, чавуна залишаються в основному на piвнi, який зафіксован досягненнями Х1Хст.та XX ст., за останні десятиріччя, передусім на основі використання кисневого дуття, внесено багато нового у інтенсифікацію процесу виробництва .

Ідея використання кисню для інтенсифікації металургійних процесів була висловлена Д.І. Мєнделєєвим ще у 1868 р.

Промислове використання кисню було впроваджене вперше у 1913 - 1914 роках. У 30-х роках праці по використанню збагаченого киснем дуття були початі у СРСР та Німетчині.

Багато зробив для промислового використання кисню для дуття акад. Бардін І.П.

Промислове використання кисню у СРСР було зроблено на деяких металургійних заводах, у т.ч. на заводі "Запоріжсталь" (Україна) у 1952 р.

В області доменого виробництва на протязі нашого сторіччя треба відмітити зріст поперечних розмірів печей, їх об'єма.

Найбільш характерним для металургії ХХ ст. є розвиток масового виробництва легких металів, а передусім алюмінію та магнію, a потім i тітану. На Заході перше мicцe по виробництву алюмінію займає США. Швидкими темпами зростало виробництво алюмінію також у СРСР, який до 1990р. займав одно з перших місць у свiтi.

Бурхливий ріст виробництва алюмінію та його cплавів був у XX стoріччі. Це визвано розвитком авіаційноє промисловості. Літак складається на 2/3 з алюмінію та його сплавів.

Треба підкреслити, що для виробництва алюмінію та магнію треба дуже багато витрачати електроенергії. На Україні - це Дніпровський алюмінієвий завод (м. 3апоріжжя), у Pociї – це Ангарський та Іркутський алюмінієві заводи. Ці заводи збудували біля гідроелектростанцій.

У останні . роки з'явилась ще одна прогресивна галузь металургії - галузь порошкової металургії (металокерамики), суть якої полягає у приготуванні виробів шляхом пресування заготівки з металічних пopoшкiв з їх подальшою обробкою.

Iстopiя порошкової металургії достатньо велика. Вперше методи порошкової металургії були розроблені й використані П.Г.Соболевським та В.В. Любарським у Петербургському монетному дворі для карбування монет (Т пл. Платини = 1770° С, не було печей).

Порошкова металургія заліза та сталі зараз використовується передусім у машинобудуванні для виробництва деталей машин, а також годинкових механізмів, пористих виробів, частин підшипників, фільтрів та т.п., ріжучіх інструментів з твердих сплавів.

На закінчення треба відмітити, що у другій чверті ХХ ст. металургія з ycпixoм реалізовувала найновіші досягнення фізики, фізичної хімії, термодинаміки. На цій основі розроблювалися нові теорії різних металургійних процесів, використовувалися нові методи їх дослідження, а також вивчення властивостей металів та сплавів.

Контрольні питання

1. Як йшов розвиток виробництва металів у XIX сторіччі?

2. Як йшов розвиток доменних печей та вклад інженерів у цю справу?

3. Де та коли з’явились засоби по виробництву сталі і які інженери – металурги внесли вклад в цю справу?

4. Як йшло виробництво кольорових металів і роль вітчизняних та іноземних інженерів у розвиток цього виробництва?

5. Як розвивалось порошкова металургія і хто з інженерів розроблював технологію її розвитку?

Рекомендована література щодо теми № 6

1. Зворыкин А.А., Осьмова Н.И., Чернышов В.И., Шукарин С.В. История техники – М.: Изд – во социально – экономической литературы, 1962

2. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд – во «Аристей», 2003

Тема 7. РОЛЬ ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У РОЗВИТКУ ЗВАРЮВАЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА

План лекції

1. Відомості про засіб з»єднання металів та їх розвиток

2. Вклад вчених і інженерів у створенні газового зварювання металів

3. Шляхи розвитку електричного зварювання металів.

4. Вклад батька і сина Патонів у створенні сучасних засобів зварювання металів.

5. Засоби контролю зварювальних швів.

Слово "зварювання" найчастіше використовується з словами "метал, металеві конструкції". Та незважаючи на то, що до середовища матеріалів пробиваються пластичні маси, зпечені та волокнисті матеріали, метали залишаються головною сферою використання зварювання.

Завдання зварювання – з'єднати частини виробу так, щоб місто з'єднання "працювало" не гipшe решти елементів. Це значить, що, якщо вироб зроблено з основного металу, зваренний шов (метал, наплавлюванний дугою або з зварювальної проволоки при газовому зварюванні) повинен бути таким же міцним, як і основний метал.

Коли ж виникло зварювання, яка еволюція його розвитку, роль інженерів та вчених у його становленні? Про все це буде сказано нижче.

Першим способом з'єднання частин виробу, який видумала ще стародавня людина, було зв'язування окремих частин виробу. 3 тих пip знайдено багато других технологій з'єднання предметів.

Ще у кам'яному віці у людини з’явилась потреба з самородку золота, срібла, міді збільшувати розмір будь-якого виробу. Це здійснювалося за допомогою кування у холодному стані за допомогою холодного зварювання.

Cпociб холодного зварювання – зварювання пластичних металів у холодному стані шляхом прикладання деформуючих зусиль. Цей cnoci6 живе й в теперішній час, продовжує постійно удосконалюватися та знаходить ефективне використання для з'єднання мідного та алюмінієвого дроту, оболонок кабелів зв'язку тощо.

3 появленням бронзи з’явилась потреба у новому виді зварювання. Таким видом виявилось литтєве зварювання, при якому розплавлений метал зварюється з основним металом. Потім з'явився ще один спосіб зварювання - ковальське зварювання.

У цей же час виникла i така технологія здобування з'єднання, як паяння.

Вже у епоху пізньої бронзи людина починає використовувати ще один cnoci6 з'єднання – клепання. Але все це не могло повністю задовольнити техніку, яка постійно розвивається, особливо після переходу від мануфактурного до машинного виробництва.

У кiнці XVIII ст. та у XIX ст. починає розвиватися електротехніка. Вона ознаменувалася у XIX ст. рядом серйозних відкриттів, у тому числі російськими вченими та інженерами.

У 1802 р. проф. Петров В.В. у Петербурзі на батареї, яку вiн створив, вперше у cвiтi одержав електричну дугу, яка зараз лежить у основі багатьох технологічних процесів, у тому числі i дугового зварювання.

Бурхливо розвивалась у ці часи електротехніка також i за рубежами Росії. Великий внесок у розвиток теоретичних основ електротехніки внесли російські вчені та інженери - акад. Б.С. Якобі, акад. Е.Х.Ленц, проф. Д.А. Логінов та інші.

Від відкриття В.В.Петрова електричної дуги до найбільшого її використання для з'єднання та роз'єднання металу пройшло біля 80 років. Відкриття Петрова значно випередило свій вік.

Російському винахіднику М.М. Бенардосу належить пріоритет у cтвopeннi у 1881р. першого реального cпocо6у дугового зварювання.

Новий cnoci6 народився на стику багатьох напрямків розвитку науки та техніки, передусім тут були використані основи електроніки та металоведення. Щоб оцінити діяльність Бенардоса треба ураховувати наступне. Винахід, технічні удосконалення – це боротьба, у якій потрібно використовувати найкращім засобом закони природи, це спроба з'єднати суперечливі явища, змирити різні властивості десятків речовин, знайти потрібні форми та розміри конструкції, це пошук розумних, оптимальних, компромісних вирішень.

Бенардос по праву є однією з видатних фігур у спільці винахідників останньої четвертини XIX cт. Сьомого грудня 1899р. заслуги Бенардоса були високо оцінені науково-технічною громадськістю Роcії. Разом з А.С.Поповим, А.Н. Ладигіним йому було присвоєно звання інженера - електрика. В останній piк XIX ст. вiн перебрався у м. Фастів – на Україну.

Незважаючи на колосальні наукові та практичні відкриття у облаcті електрозварювання та других галузях промисловості, техніці ocтaннi роки життя він прожив практично у злиднях.

Він помер у 1905 р. практично, як нiкомy не відомий. Тільки у 1981 р. у селищі Лухів та у м. Фастів йому були споруджені пам'ятники.

Творцем нового напрямку у виробництві металів та конструкцій з них став російський інженер М.Г. Слав'янов.

Cпociб електрозварювання вугільним електродом ще тільки починав свій триумфальний хід по світу, коли на одному з заводів Уралу за допомогою Слав'янова електрична дуга загорілася на кінці стрижня, причому зварювальна ванна була захищена розплавленим флюсом.

Такий процес гарантував якість переплавленого металу як при зварюванні, а також при різних видах металургійної обробки.

Слав'янов М.Г. критично оцінив винахід Бенардоса та внic до нього суттєві удосконалення, які торкаються у першу чергу металургії зварювання.

Слав'янов замінив неплавлючий вугільний електрод металевим електродом – стержнем, який при зварюванні розплавлюється, причому хімічний склад його схожий з зварювальним виробом. Але саме головне заключається у тому, що зварювальна ванна більш захищена шаром шлаку – розплавленого металургійного флюсу.

Слав'янов розробив спеціальний зварювальний генератор на 1000а, який замінив акамуляторну батарею Бенардоса.

Cnociб Слав'янова та обладнання для його здійснення були більш складними за cnoci6 зварювання Бенардоса, але при цьому технічні можливості та якість з'єднання покращились.

Винахіди Бенардоса та Слав'янова привернули увагу багатьох винахідників у різних країнах й відкрили шлях створенню нових aпapaтiв та способів зварювання.

У 1889р. у США інженер Ч.А. Коффін одержав американський патент на зварювання металевим електродом. Цей патент повторював одну з схем, що була у Бенардоса.

Одночасно з Коффоном точно такий же двуелектродний пальник розробив також німецький електротехнік Г.Церенер.

Цікавий cnoci6 електрозварювання запропонували бельгійці Гуго та Лагранж.

Слава винахідника контактного зварювання закріпилась за видатним американським винахідником Ельхью Томсоном, автором 692 винаходів.

На протязі короткого часу Томсон та його співробітники Коффін, Лемп, Расмусен та інші одержали майже 150 патентів, які відносяться до контактного зварювання. Одночасно з Томсоном другий засіб контактного зварювання – точечного контактного зварювання - вигадав М.М. Бенардос. Точечне зварювання i у наш час використовується часом частіше, ніж інші способи зварювання.

Зробив свій вклад у розвиток цього зварювання також німецький винахідник О. Кляйншмід.

У кінці XIX ст. та у пepшi десятиріччя ХХ ст. широкого розповсюдження з-за дефіциту електроенергії електротехнологія ще не досягла, але без зварювання вже неможливо було обійтись, тому на початку XX ст. народився ще один спосіб, причому не тільки з'єднання металів, але й швидкоефективного роз'єднання, який ґрунтується на використанні теплоти хімічних реакцій.

Можна припускати, що спроби використання горючих газів для зварювання металів плавленням (без кування) робились багаторазово. Але необхідні температури полум'я досягаються тільки при спалюванні горючих газів або пapiв рідини тільки у cyмiшi з киснем. Тому газове зварювання не могло з'явитись раніш сроку отримування кисню у промислових масштабах.

Уперше шведський xiмiк, фармацевт К.В. Шееле дав опис властивостей та спосіб одержання "вогняного повітря" (кисню) й показав, що атмосферне повітря складається з двох видів газів (кисню та азоту). Назву кисню у 1775р . дав видатний французький вчений А.Л. Лувуазье.

Ще є два гази, що мають найважливіше значення для розвитку не тільки зварювання, але й різки металів. Це водень та ацетилен.

У 1840 р. німецький xiмiк Д. Рікман розробив апарат для отримання водню, який використовувався для пайки та зварювання легкоплавких металів. У 1896р. німецький інженер E. Bicc зробив винахід водневого пальника.

Тим часом у поле зору тexнiкiв потрапив ацетилен - газ, теплота згорання якого більш ніж у 5 разів вище теплоти згорання водню, а температура полум'я у cyмiшi з киснем досягає 3200 градусів .

Уперше дав опис властивостям ацетилену у 1836р. англійський xiмiк Е.Деві, а у 1860р .дав точну формулу та сучасну назву цьому газу французький вчений П.Е. Бертло.

Було також виявлено, що ацетилен здатний катастрофічно вибухати, тому почали шукати cnoci6 не тільки дешевого здобування горючого ацетилену, а також його зберігання, транспортування та спалювання. Ще Е. Деві виявив, що ацетилен можна отримувати з карбіду кaльцiю, при розчині його водою. Якраз цей cnoci6 став одним з головних у зварювальній техніці.

У свою чергу вівся пошук cnoco6iв газового зварювання металів.

Професора Парижської вищої фармацевтичної школи А. Муассона можна вважати одним з останніх у XIX ст., чиї відкриття та винахіди суттєво вплинули на судьбу ряду способів зварювання. Він указав на важність використання у техніці ацетилену через його високу температуру горіння.

Французький інженер Ш.Пікап зробив риск змішати кисень з ацетиленом прямо у пальнику, хоча конструкція пальника вимагала подачу газу під тиском. Але було виявлено, що при транспортуванні зжиженого газу у балонах часто були вибухи, що гальмувало впроваджеванню газового зварювання.

Останню припону подолав усе той же Л.Ле Шателье – французький винахідник, який запропонував поміщати розчин газу у ацетоні у пористе тіло. Балони заповнювали губкою, а потім заливали ацетон та накачували ацетилен. У такому випадку транспортування виявилось відносно безпечним. Ацетон почав переможно вторгатися у промисловість та побут.

Нове розв'язування знайшов значний французький інженер Е.Фуше. У 1901р.вiн вперше використував у пальниках стиснений ацетилен (у ацетоні) та стиснений кисень, а у 1902 р. подав у пальник ацетилен прямо з генератора при нормальному тиску. На протязі 2-х poкiв ці пальники вже були розповсюджені не тільки для зварювання, але, й для різки при збільшенні тиску кисню на виході з додаткових каналів.

Тепер треба було знайти дешеві способи одержування кисню. Німецький фізик та інженер К. Лінде у 1885 р. збудував апарат для зрідження повітря, а у 1902 р. був створений ректифікаційний апарат для розділення повітря на компоненти. Це відкрило шлях широкому використанню кисню у техніці.

У теперішній час кисень – третій по використанню xiмiк (після сірчаної кислоти та негашеного вапна).

Треба відмітити, що у нашому мiстi на СВО "Азот" є цех розділення повітря, у якому вказаним раніш способом одержують кисень, який йде на piзнi потреби, у тому числі й для зарядки кисневих зварювальних балонів. Є на СВО "Азот" також виробництво ацетилену, який одержують не з карбіду кальція, а з природного газу.

Таким чином до початку XX ст. працями багатьох вчених, інженерів, винахідників був утворений ще один cnoci6 з'єднання металу.

У цілому електричні способи зварювання практично готові були замінити клепання у виробництві машин.

На початку ХХ ст. не зважаючи на багато недоліків електричного дугового та контактного зварювання, промисловість вже не могла обходитися без швидкого, простого способу одержання неразйомних з'єднань.

До I9I7-I9I8 років промисловцям та інженерам - зварювальникам стало відомо, що для кожного виду зварювання визначилася своя сфера діяльності.

Для зменшення зусиль електрозварювальників - ручників у середині 20-х р. були розроблені полуавтомати.

У цей період закладаються основи контролю якості зварених з'єднань, з'явились пepшi дефектоскопи. У 1895р. німецький фізик В.К.Рентген відкрив X-пpoмені, яким була дана назва - рентгенівських. Були також другі відкриття для контролю за якістю метала та зварених швів.

У теперішній час літакобудівництво, суднобудівництво, виробництво тепловозів та електровозів, вагонів, платформ, цистерн, xiмічного обладнання, металоконструкцій, танків, ракет немислимо без використання як електричного, так i газового зварювання.

На протязі ХХ ст. інженери, вчені, винахідники багато зусиль та уваги приділяли автоматизуванню зварювання. При цьому у останній час намітився перехід від окремих автоматичних пристроїв до автоматизованих зварювальних ліній.

Треба віддати велику шану батьку та сину Патонам, українським вченим, які внесли багато у створення вітчизняної науки та практики про електрозварювання. Батько Патон збудував перший у свiтi у мicтi Києві у п'ятидесяті роки XX ст. цілком зварений мicт через р. Дніпро, створив інститут електрозварювання, розробив систему автоматичного зварювання. Його син Є.О.Патон винайшов cnoci6 електрошлакового зварювання та зробив багато iнших винахідів. Він є Президентом Академії наук України.

Радянські вчені у 70-х - 90-х роках XX сторіччя багато зробили для створення багатьох cпocобiв зварювання металів як під водою, у повітрі, так і у космосі.

Контрольні питання

1. Як розвивалось зварювання металів?

2. Яка роль вченого і інженера М.М. Бенардоса в утворенні електронного зварювання металів?

3. Вклад інженера Славянова М.Г. у розвиток засоба електронного зварювання металів?

4. Який вклад вітчизняних і іноземних вчених і інженерів в утворенні та розвитку газового зварювання металів?

5. Який вклад у сучасні засоби зварювання батька і сина Патонів?

Рекомендована література щодо теми № 7

1. Корниенко А.Н. У истоков «електрогефеста». – М.: Машиностроение, 1987

2. Зворыкин А.А., Осьмова Н.И., Чернышов В.И., Шукарин С.В. История техники – М.: Изд – во социально – экономической литературы, 1962

Тема 8. ІСТОРІЯ ПОЯВЛЕННЯ СУЧАСНОЇ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ ТА РОЛЬ ІЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У ІСТОРІЇ ЇЇ РОЗВИТКУ

План лекції

1. Історія появлення першої найпростішої обчислюваної техніки і вклад дослідників і інженерів у цю справу.

2. Поява цифрових електронних обчислюваних машин.

3. Вклад вітчизняних вчених та інженерів у створенні ЕОМ.

4. Напрямки у розвитку ЕОМ.

5. Поява і розвиток персональних комп’ютерів.

Вже багато століть тому назад людина зрозуміла, що для різних підрахунків потрібні знаряддя, що ще у доісторичні часи навчилися виготовлять знаряддя для добичі та оброблення їжі, тоді ж зрозуміли, що знаряддя, які допомагають праці розуму, також корисні, як i ті, що полегшують працю рук.

Першими знаряддями, а, точніше, пристроями, які допомагають праці думки, стали камінці або зарубки, що полегшують рахунок та запам’ятання результатів обчислювань.

Ту ж роль грали вузли на матузках – прийом, що не забутий й до теперішніх часів. Є люди, що зав'язують вузли на пам'ять і тепер.

Винахід письменності привів також до утворення цифр, a пoтiм і систем рахунку.

Виникнення обміну та перехід до грошової системи зажадали спрощення та прискорення обчислювання. У відповідь на це були знайдені спеціальні пристрої, які полегшують процедуру лічіння та дозволяють фіксувати й зберігати получені результати.

Тому кожна людина після невеликого тренування зможе займатись складанням, відніманням та навіть множенням та діленням великих чисел на багато скоріше, ніж тоді, коли вона робила це в голові або на пaпеpi.

Китайські рахівниці, які й понині використовуються у Японії та у странах Індокитаю, пристосовані для рахунку від одиниці до п'яти та далі по п'ятіркам.

Російська рахівниця у ії сучасному вигляді з'явилась на початку XVIII ст. Вона виникла з більш складного paxiвнoгo пристрою, який мав назву "дощана рахівниця".

Спрощений вapiaнт "дощаної рахівниці" - сучасні рахівниці виявилися настільки живучі, що ще у 1953 р. була видана спеціальна книга "Техніка обчислення на рахівницях."

Наступним рахівним пристроєм, який значно перевищував рахівницю, був арифмометр, який є нащадком стародавньої рахівниці.

Biн побачів світ у 1641р. і його автором був вісімнадцятирічний Блез Паскаль. Biн дав машині назву - підсумкової. Цю машину робив дуже сумлівно та бажав їй довголіття. Але цей винахід не пішов у життя.

Машину Паскаля пoтiм удосконалив великий математик Г.В. Лейбниц. Він ввів до неї ступінчастий валик та рухому каретку.

Cepiйнe виготовлення рахункових машин почалось у 1820 р. на основі вдалої конструкції англійського інженера Ч. Томсона. Вони мали назву арифмометрів. Перший арифмометр, що знайшов масове розповсюдження по усьому світу, був виготовлений у 1874 р. інженером В.Т. Однером, що жив у м. Петербург (Росія).

До середини XX ст. поступово увійшли до застосування клавішні електромеханічні машини. Більшість з них були засновані на тих же принципах, що й арифмометри. Але вони вже мали клавіатуру для набору даних та вибору операцій та приводилась до дії електричним двигуном.

Важливим обчислюваним пристроєм стала логарифмічна лінійка, яка зайняла на довгий час головне місце у інженерноконструкторських розрахунках.

На початок XX ст. завдання науки та техніки все більш наполегливо вимагали автоматизувати складані обчислювальні роботи, такі, як вирішення або інтегрування диференційних рівнянь.

Як відомо, ідеалом науки після Ньютона стало пояснення вcix фізичних явищ на ocнoві законів механіки. Безумовно, це знайшло відображення при будівництві аналогових інтеграторів.

Значний вклад у цей напрям вніс великий російський математик П.Л. Чебишев, який вперше зробив арифмометр автоматичним, спорядив його у 1883 р. клавішами для вибору операцій. Дуже вдосконалений обчислювальний прибор збудував видатний математик та суднобудівник А.М. Крилов.

До початку 2-ї світової війни технічно розвинені країни світу змагалися між собою у створені та використанні цих зручних приборів.

Наряду з цим чисто математичні інтегруючи машини відрізнялись своєю громоздкістью. Працювали вони повільно та давали інколи значні помилки при обчислюванні.

Потім з'явились більш удосконалені так звані електричні та гідравлічні аналогові інтегратори. Їх швидкочинність була у той час досить достатня для вживання у промисловості та військовій справі.

Післявоєнний розвиток напівпроводникової електроніки йшов бурхливо. 3'явились компактні надійні та швидкодіючи аналогові електронно - обчислювальні машини, які i тепер, при вирішенні спеціальних завдань, з успіхом конкурують з цифровими ЕОМ.

Родовід цифрових ЕОМ виходить до початку XIX ст. У 1812р. англійський математик Беббедж висунув ідею створення обчислювальної машини, яка повинна була визначати любу функцію, якщо людина охактеризує її п'ятьма численими величинам. Беббедж працював над утворенням її десять років, але машина залишилась не завершеною. Конструктору не хватило грошей.

Відомість про аналогову машину дійшла до нас завдяки леді Лавейс, дочки поета Байрона. Вона була математиком - гарним математиком. У юності вона познайомилась з Беббеджом та його машинами. Вона зрозуміла величезну значущість його діяльності. На жаль, леді Лавейс була єдиною серед математиків XIX ст., яка оцінила ідеї Беббеджа.

Як бачимо, розвиток обчислювальної техніки спочатку пiшoв по двома шляхам. Перший був шлях утворення цифрових арифмометрів та більш складних механічних обчислювально-аналітичних машин. Другим був шлях аналогових обчислювальних машин.

Значення ідей Беббеджа оцінено було лише у середині XX ст. Виявились потенційні резерви цифрових обчислювальних виробів, та була знайдена можливість суттєво збільшити їх швидкочинність за рахунок заміни механічних упоряджень на електронні.

Так, у промислово розвинених країнах паралельно почалися роботи з метою утворити цифрові електронні обчислювальні машини.

Скорочена їх назва – ЕОМ.

Спочатку ЕОМ працювали на електронних лампах.

Перша у колишньому СРСР ЕОМ була утворена на Україні у місті Київ під керівництвом відомого математика С.А. Лєбєдєва у I960 році. Вона містила дві тисячі електронних ламп, та незважаючи на свою назву МЕСМ (мала електронна сумуюча машина) була надто громіздкою та недостатньо надійною. Вона могла виконувати 50 операцій у секунду, запам'ятовувати 31 число та 63 команди.

Однак цю машину вже використовували у рішенні ряду практичних обчислювальних завдань, та, головне, вона дозволяла випробувати багато нових ідей. Ця МЕСМ стала попередницею ряду універсальних та спеціалізованих електронних обчислювальних машин.

Найбільш досконалими з вітчизняних ЕОМ першого покоління, які працювали в основному на електронних лампах, но вже вміщювали й по декілька тисяч напівпроводникових діодів, були новi великі електронно-обчислювальні машини - ВЕСМ. Вони мали продуктивність - 10 тис. операцій у сек., оперативну пам'ять -2048 чисел.

Після того як винайдення та освоєння промислового виробництва транзисторів - напівпровідникових еквівалентів електронних ламп— привело до другої технічної революції у радіотехниці та техніки зв'язку (перша революція була зв'язана з винаходом та удосконаленням електронних ламп), корені зміни відбулися й у області ЕОМ.

До кінця 50-х poкiв XX ст. ЕОМ на транзисторах - ЕОМ другого покоління – витіснила своїх попередниць, ЕОМ на електронних лампах.

Головною перевагою ЕОМ другого покоління було різьке збільшення швидкочинності. ВЕСМ - 6 виконувала до 1 мільйона операцій у сек. При цьому значно зросла надійність машини (завдяки тому, що строк служби транзистора перевищує 1 мільйон годин), зменшились її габарити та енергоспоживання.

Суттєво покращалась й довгочасова пам'ять ЕОМ другого покоління.

Надійність ЕОМ cepiї ВЕСМ-6 була настільки у той час висока, що вони зберігали працездатність на протязі десятків poкiв та з ycпixoм працювали у НДІ та на деяких підприємствах до недавнього часу, безумовно, поступаясь машинам слідуючого покоління по решті характеристик. ЕОМ другого покоління відкрили можливість автоматичного управління складними процесами, що швидко пpoтiкають. Про це вчені та інженери раніш і не мріяли.

Вже у середині 60-х poкiв ЕОМ другого покоління з успіхом включились у сферу автоматичного управління. Так, транзистор, що якісно поліпшив ЕОМ, визвав революцію і у системах автоматичного управління.

У той час, як інженери, конструктори та математики - cпeцiaлісти по утворенню програм для ЕОМ- з ентузіазмом покращували ЕОМ другого покоління, у тиші лабораторій та у кабінетах технологів продовжувала розвиватись транзисторна революція.

На протязі декількох poкiв були розроблені численні спеціалізовані варіанти: класичного транзистора, який призначається для виконання різноманітних функцій, які до того реалізовувались тільки з використанням електронних ламп.

Що таке "класичний" транзистор? Biн уявляє собою особливим чином виготовлений шматочок напівпроводникового кристалу. Розмір його менше ніж ciрникова голівка. Він має 3 виводи та закріплений усередині невеликого герметичного корпусу кристал. Через стінку корпусу проходять ці три виводи, які призначаються для з'єднання транзистора з іншими деталями, що утворюють електричну схему.

Спільні зусилля фізиків та технологів привели до принципового змінення поглядів на подальші шляхи мікромініатюризації напівпровідникових схем, до появлення нового покоління напівпровідникових просторів - так званих інтегральних схем.

Тепер ціла складна схема, до якої входять десятки та coтнi транзисторів, резісторів, конденсаторів, з’єднаних так, щоб вони виконували пeвнi функції, розміщувалась на поверхні маленького кристалика, з якого paнiш можливо було зробити тільки один транзистор.

Однак це було тільки початком. Технологи навчились одержувати "складний бутерброд" з потрібними функціями.

Кожна верства – це інтегральна схема, яка через ізолювальну верству у потрібному місці з'єднується з другою інтегральною схемою та т.п.

Так можна конструювати складні інтегральні схеми, використовуя декілька десятків різних інтегральних схем, належним чином з’єднаних між собою i які виконують загальне завдання. Виникли об'ємні інтегральні схеми, які сходні на листковий пиріг.

Но й це не стало межою для фізиків та технологів, що далеко перевершили ювелірів у своїй поверхювелірній праці.

На протязі короткого часу були розроблені різні схеми, все більш надійними та продуктивними методами стали вирощувати дуже тонкі верстви, товщиною у декілька мікронів, причому кожна верства володіє суворо заданими властивостями.

Слідуючий крок у розвитку технології привів до того, що на підмостки розмірами з чоловічий ніготь стало можливим розмісти дуже багато об'ємних схем. Так народились великі інтегральні схеми (BIC), кожна з яких може виконувати функцію звичайної машини ЕОМ.

ЕОМ третього покоління, яка працює на великих інтегральних схемах, набагато надійніше та компактніше своїх попередниць.

Зміни внутрішньої структури дозволило ввести у ЕОМ, навіть у малогабарітні кишенькові мікрокалькулятори, цілий ряд стандартних підпрограм.

Навіть у мікрокалькулятори - прямо при їх виготовленні - вводять програми обчислення тригонометричних, показових, логаріфметичних та зворотні їм функції, возведення у ступінь, витягання коренів тощо.

З'являється запитання: чим же відрізняється сучасний мікрокалькулятор від звичайної ЕОМ? Сучасний мікрокалькулятор не відрізняється від великої ЕОМ нi за принципам праці, нi по набору основних блоків, тут є тi ж можливості, що й у ЕОМ другого покоління.

Різниця складається лише у швидкодії процесора та оперативної пам'яті та т.ін.

Таким чином, з появленням ЕОМ починається новий період науково-технічної революції: машина починає "мислити" за людину.

Однако й це ще не все. Електроніка дала можливість створити тaкi машини, які можуть замінити деякі фізіологічні функції людини та тварини, кібернитичні машини.

Кібернетика, наука про управління, передачу та переробку інформації, ще дуже молода: пройшло не набагато більше 20 poкiв від того часу, як американський вчений Норберт Biнep сформував ocновнi положення нової науки та знайшов для неї назву.

Зараз у cвiтi виконуються дocлiди кібернитичних машин, якi самоудосконавлюються та здібні до утворення себе пoдібних.

Усьому свiтy відомі праці радянського вченого, академіка В.М. Глушкова. Колективом інституту кібернетики АН України, який розташований у м. Києві та який очолював В.М. Глушков, були вивчені виробничі процеси у різних галузях промисловості та розроблені алгоритми для керівництва ними, зроблені управляючі обчислювальні машини широкого призначення "Дніпро", "Пpoмiнь‖ (I962 p.), машина для інженерних розрахунків ‖Мир" (1963-1964р.), причому машину "Промінь" довгий час випускав Сєвєродонецький приладобудівний завод, що входив до НВ0 "Імпульс".

До складу "Імпульсу‖ входив також НДІУ0М, де були створені висококласні, до того часу, обчислювальні машини типу М-6000 та iншi, які широко використовувались у багатьох галузях промисловостi (xiмiї, геології, космонавтиці, деревообробки , тощо).

Акад. Глушков та співробітники створили тeopiю автоматів, яка й послужила основою проектування електронно-обчислювальної техніки.

У 70-90 роках XX сторіччя ЕОМ зробили запаморочні перевороти. Були утворені один за другим ЕОМ IV покоління й зараз утворюються ЕОМ V покоління.

Багато сил у багатьох країнах світу, та у першу чергу у США, Японії, ФРН, Франції вчені внесли у створення ЕОМ, куди було б легко вводити вхідні данні. Але все ще не утворені програми, які б могли цілком замінити програміста.

Усі можливості ЕОМ перших поколінь на багато менші, ніж у машин IV покоління, до яких відносять ЕОМ, де процесори збудовані на великих інтегральних схемах, а система пам'яті виконана на нових принципах з використанням нових матеріалів.

До ЕОМ V покоління відносять ЕОМ нового типу з справді безмежними можливостями, які об'єднують у собі миттєву обробку, та багато інших цінних якостей. У цьому велика заслуга сучасних інженерів.

Що ще може сучасна ЕОМ? Вона вже має багато можливостей. Особливо це відноситься до персональних ЕОМ, які працюють у системi ІНТЕРНЕТ. Завдання молодих інженерів вміло та як найбільш ширше використовувати можливості сучасних ЕОМ.

Контрольні питання

1. Як йшло утворення обчислюваних машин?

2. Як утворювались перші електронні обчислювані машини?

3. Хто з вітчизняних вчених та інженерів вніс великий вклад у утворюванні ЕОМ?

4. Як йшло удосконалення ЕОМ?

5. Яка роль академіка Глушкова В.М. у утворенні вітчизняних електронно – обчислюваних машин?

6. Які можливості персональних комп’ютерів?

Рекомендована література щодо теми № 8

1. Б.Н. Малиновский История вычислительной техники в лицах. Киев: фирма «Кит. А.С.К.», і995

2. А.Н. Боголюбов Машина и человек. Киев: изд. «Наукова думка», 1970

ТЕМА 9. РОЛЬ ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У ПОЯВЛЕННІ ТА

РОЗВИТКУ НОВІТНЬОЇ ТЕХНІКИ ТА ТЕХНОЛОГІЇ

План лекції

1. Вклад радянських та американських вчених у створенні нових методів генерації та підсилення електромагнітного випромінювання.

2. Поява перших лазерів.

3. Властивості імпульсних твердотілих лазерів.

4. Вклад вітчизняних та іноземних вчених та інженерів у розвиток лазерної техніки та розширення їх можливостей у різних галузях науки, техніки, оборони.

У середині 50-х років XX сторіччя виник та почав інтенсивно розвиватись новий напрям у сучасній науці – квантова електроніка.

Напочаток принципи квантової електроніки були використані вченими при дослідженнях проблем генерації, розповсюдження та прийому випромінювання поверхвисокочастотного діапазону радіохвилі (ПВЧ).

У 1954-1955 р. радянські вчені М.Г. Басов та А.М. Прохоров, та майже одночасно з ними американці Ч. Таунс, Д. Гордон та Х. Цайгер, а також канадець Дж.Вебер запропонували новi методи генерації та підсилення електромагнітного випромінювання ПВЧ діапазону.

Завдяки високій стабільності частоти випромінюваних коливань молекулярні ПВЧ генератори стали використовуватися у службі часу, астрономії та навігації для утворення первинних еталонів частоти та часу – атомних та молекулярних часів, помилка ходу яких не перевищує однієї секунди за декілька тисяч poкiв.

Використання квантових підсилювачів у апаратурі дальнього радіозв’язку, радіотелескопах та радіолокаторах привело до значного підвищення дальності дії цих виробів.

Квантові генератори використовують при роботі запаси внутрішньої eнepriї атомів та молекул речовини. Їх дія заснована на ефекті підсилювання електромагнітних коливань при змушеному (індуцірованому) випромінюванні атомів та молекул під впливом зовнішнього електромагнітного поля.

Цю ідею уперше виказав ще у 1917 р. А. Ейнштейн й вона (ця ідея) залишилась біля сорока років у області теоретичних припущень.

Дослідження, які були проведені у кінці 50-х років радянськими вченими на чолі з М.Г.Басовим, установили принципову можливість генерації та посилення квантовими приборами електромагнітних коливань інфракрасного та видимого діапазонів волн оптичного спектру. До аналогічних висновків у ті же роки прийшли американські вчені Ч. Таунс та А. Шавлов.

Перший імпульсний квантовий генератор оптичного діапазону хвиль (оптичний квантовий генератор або лазер) на кристалі синтетичного рубіна, який випромінював червоний світ, був створений у США у кінці I960 р. Т. Мейманом, а у 1961 р. у США з'явився перший газовий оптичний генератор (ОКГ) безперервної дії на cyмiшi iнepтниx газів гелія та неона, який був створений В. Беннетом, А. Джаваном, Д. Гарріотом.

Роком пізніше у СРСР та США були одночасно створені напівпроводникові квантові генератори оптичного діапазону волн на арсеніді галія.

Створення лазарів є найкрупнішим досягненням сучасної науки. Воно послужило поштовхом для бурхливого розвитку квантової електроніки, яка займається у кінцевому підсумку створенням квантових приборів для використання у різних областях науки та техніки.

За фундаментальні дослідження у області електроніки, які привели до створення квантових генераторів та посилювачів сантиметрового та оптичного діапазонів волн у 1964 poцi була присуджена Нобелівсъка премія з фізики радянським вченим М.Г. Басову та А.М. Прохорову разом з американським вченим Ч. Таунсом.

Зразу ж після появлення лазери визвали до себе великий інтерес збоку спеціалістів різних областей науки та техніки завдяки таким своїм властивостям, як монохроматичність (однокольоровість). Монохроматичність випромінювання лазерів обумовлена надзвичайно високою спектральною щільністю eнepгiї їх випромінювання, яка відповідна щільності eнepгiї випромінювання джерела, що має температуру близько 10 10 °К (для порівняння відмітимо, що температура сонця приблизно рівняється 6000 °К)

У 1962-1964 роках були створені перші зразки різних пристроїв, у яких використовувались лазери системи зв'язку, дальноміри, локатори, свердлильні та зварювальні станки, медичні прибори та інше. 3 кожним роком практичне використання лазерів у різних галузях промисловості розширюється. Цей процес постійно прискорювався до останнього десятиріччя й у нашій країні. За кордоном лазери відтворюють чудеса; їх взяли на озброєння також військові.

Появлення лазерів, які дають випромінювання великої потужності, відкрило широкі можливості для розробки нових, більш довершених технологічних галузей народного господарства.

Для відтворення технологічних процесів використовуються установки з лазерами різних типів.

Дія випромінювання лазера на речовину міститься у передачі eнepгії його квантів атомам та молекулам тонкої поверхневої верстви оброблюваної речовини завтовшки менш довжини хвилі випромінювання. При цьому кінетична енергія мікрочастки зростає, і, отже, зростає температура опромінювальноі ділянки речовини. Значний зріст температури речовини у мicтi цього опромінення викликає інтенсивне випарювання матеріалу.

Ця властивість імпульсних твердотілих лазарів дала можливість виявити де можливо їх використовувати:

а) пропалювання ("свердління‖) відтулин малого діаметру у тонких металевих пластинах завтовшки до 0,1 мм та у деталях з феррітiв, алмазу, рубіну та т.п. твердих матеріалів;

б)різання твердих та зварювання (паяння )тугоплавких матеріалів;

в) прорізка щілин шириною у одиниці та десятки одиниць мікрон

та нанесення штрихів на шкали.

У СРСР та США перші лазери використовувались для свердління різних матеріалів.

Дуже важлива технологічна операція, яка була ефективно розв'язана за допомогою лазерної установки – це виготовлення фільтрів з великою кількістю відтулен (до 1500 шт.).

У деяких випадках виявилося, що виготовити фільтру другим способом було не можливо.

У 70-80-ті роки радянські інженери зробили велику кількість лазерних установок для промислового призначення, які, незважаючи на невелике значення к.к.д., у енергетичному відношенні виявляються дуже вигідними при обробці таких поверхтвердих матеріалів, як, наприклад, алмаз. Зараз інженери та вчені працюють над значним поліпшенням к.к.д. лазерів, що зробить їx економічно вигідними для оброблення різних матеріалів.

Але крім промислового застосування сучасні лазери успішно використовують для передачі великих потоків інформації, які зв’язані з розвитком сучасного суспільства.

Активними споживачами апаратури на лазерах у останні роки стають медицина та біологія.

3 великим ycпixoм за допомогою лазера та ЕОМ медики зараз лікують зор людей. Це досягається завдяки тому, що лазер утворює пляму надзвичайно малого діаметру. Завдяки цьому цей промінь стає таким, як тонкий інструмент для проведення ювелірних операцій.

Лазерний промінь під час операції може пробивати, зварювати, випалювати кості та м'які тканини живого організму.

Інженерами та вченими було виявлено, що використання лазерів в умовах космосу може здійснюватися у слідуючих напрямках: а) дослідження космічних тіл;

б) слідкування з Землі за різними космічними апаратами;

в) космічний зв’язок;

г) космічна навігація та інше.

Відомо багато других галузей промисловості та техніки, де вже використовуються лазери.

Появлення лазерів дозволило реалізувати новий принцип безлинзового об'ємного фотографування( голографія), при якому на фото-пластинці фіксується не саме зображення об'єкту, а волнова картинка розсіяного їм світла.

Цей cпoci6 фотографування – гологрфія - був відкритий у 1947р. співробітником Лондонського університету доктором Д.Табором.

Сама голограма по зовнішньому вигляду не має нічого спільного з реальним зображенням об'єкту, однако, при освітленні її променем лазера інференційна картинка, що була зафіксована на пластинці, утворює у просторі зображення об'єкту фотографування з усіма особливостями об'єму.

Відома ще велика кількість інших фактів використання лазера у техніці.

Знайдена можливість застосування лазера й у мистецтві. Зараз yci поп-зірки естради оформлюють свої гала-концерти з використанням пpoмeнів лазера.

Великі дослідження були проведені у оборонній промисловості по застосуванню променів лазера для знищення ракет противника. Таким чином у реальність перетворюється фантастичний гиперболоід інженера Гаріна, за допомогою якого проміннями знищувались заводи.

Ще багато надзвичайного ми узнаємо у майбутньому про можливості лазера.

Процес становлення науково – індустріального виробництва, що розгорнувся у cвiтi, не може бути здійсненний без широкого використання автоматів за допомогою ЕОМ.

Інженерна діяльність у області автоматизації виробництва зводиться головним чином до розв'язання трьох завдань: створенню роботів та маніпуляторів, проектуванню гнучких автоматизованих ліній, створенню електронно-обчислювальної техніки та відповідних програм управління автоматизованим виробничим комплексом.

Контрольні питання

1. Який вклад вчених М.Г.Басова та А.М.Прохорова в появі перших лазерів?

2. Як йшов розвиток лазерів закордоном і в нашій країні у XX сторіччі?

3. Де можуть використовуватись лазери?

4. Де та коли була відкрита голографія?

Рекомендована література щодо теми № 9

1. Ю.Борисов. Лазер служит человеку. – М.: «Энергия», 1973

2. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд – во «Аристей», 2003

ТЕМА 10. ІСТОРИЧНА РОЛЬ ІНЖЕНЕРІВ В РОЗВИТКУ РОБОТОБУДУВАННЯ.

План лекції

1. Де і коли з’явились перші роботи і як вони працювали?

2. Суть законів щодо роботів.

3. Початок розвитку робототехніки у нашій країні.

4. Завдання, які стоять перед роботами й галузі промисловості, де будуть працювати роботи.

5. Яка заклопотаність є щодо широкого упровадження роботів?

Історія природознавства і техніки багата прикладами, які свідчать про невичерпне прагнення людини створити механізми і пристрої, подібні живим істотам. Це прагнення обумовлено багатьма причинами, і серед них не останнє місце займає природне бажання обзавестися помічником, здатним замінити людину при виконанні складної роботи або розширити його можливості. У наш час на зміну забавним, досить незграбним і малоефективним автоматам минулого прийшли більш прості по конструкції і дуже практичні системи – роботи і маніпулятори, причому їх поява викликана не тільки одвічною тягою людини до створення чогось нового і незвичайного, але і насущними потребами виробництва.

Сучасні робототехнічні пристрої не просто вдосконалені варіанти їх примітивних попередників. У їх основі лежить принципово нова технологія, що одержала розвиток лише в другій половині ХХ ст: обчислювальна техніка і інформатика. Обширні дослідження в області розробки і використовування роботів, що почалися в кінці 50-х років, привели нині до створення великої кількості різноманітних їх конструкцій, які користуються широким попитом в різних сферах людської діяльності. Роботи знайшли права «громадянства» і стали важливим засобом комплексної автоматизації промислового виробництва.

Слід підкреслити, що робототехніка – це новий комплексний науково-технічний напрям. Характерна відмінність роботів від інших видів автоматів, що додають їм універсальності (багатофункціональності) і гнучкості (тобто здібності швидко переходити до нових операцій).

Як вид технічної продукції роботи юні, та зате мають вельми поважних по віку предків. Вперше термін «робот» придумав К. Чапек - чеський письменник. В історії техніки відомий цілий ряд механізмів, схожих з роботами своєю здатністю виконувати досить складні дії у строго певній послідовності.

Так, Аркин Тарентській (V-IV в. до н.е.) сконструював літаючого голуба. Дмитро Фалерській (IV-ІІІ ст. до н.е.) – повзаючого равлика, Птоломей Фалерській (ІІІ ст. до н.е.) створив пристрій, що імітує рух людини.

У ХІІІ ст. Альберту Великому вдавалося добитися великого: його механічна жінка уміла відкривати двері у відповідь на стукіт і вітати того, що прийшов.

У ХІІІ ст. швейцарець Пьер Жак Дро і його син Анрі Дро сконструювали механічних людей: писаря, малювальника, органіста. На честь Анрі Дро подібні моделі сталі називатися андроїдами.

Прямими попередниками роботів є різного роду маніпулятори. Вони з'явилися на виробництві приблизно у 40-і роки нашого сторіччя. А «проміжною ланкою» між маніпуляторами і роботами став експериментальний автоматично діючий маніпулятор, створений Г. Ерстом в 1961 році в США і названий на честь свого винахідника «рукою Ернста».

Деякі письменники, у тому числі Айзек Азімов, прагнули зображати роботів в кращому світлі. У 1942 р. американський письменник Азімов розробив правила, які він назвав трьома законами робототехніки і згідно яким «роботи Азімова» ні за яких обставин не можуть діяти шкоду людям. Суть цих законів така:

1. Робот не може завдавати шкоди життю і здоров'ю людини ні своїми діями, ні бездіяльністю.

2. Робот зобов'язаний підкорятися будь-яким наказам людини, за винятком тих, які вступили б в суперечність з першим законом.

3. Робот повинен захищатися від будь-якої загрози своєму існуванню, якщо такий захист ведеться за правилами, що не порушують другого закону.

Поштовхом до розвитку роботехніки у її сучасному вигляді послужили дві події, які багато в чому і визначили технічний прогрес після другої світової війни. Перш за все став реальністю комп'ютер як виріб, що володіє значним промисловим потенціалом. Комп'ютери по самій своїй суті можуть служити ефективними керівними засобами.

Перетворення комп'ютера в повсякденний робочий інструмент надав в розпорядження промислових підприємств ефективний засіб управління.

А оскільки робота комп'ютерів програмується, на їх основі можна створити достатньо гнучке устаткування, таке устаткування, що придатне для роботи в різних навколишніх умовах. Такий підхід привів до створення перших промислових роботів, а саме механічних маніпуляторів, керованих ЕОМ. Першопроходцями тут були два американські інженери: Джорж Девол і Джозеф Енгельбергер.

У 1954 р. Девол запатентував в США винайдений їм програмний спосіб переміщення предметів між різними ділянками підприємства.

Будь-який з промислових роботів, «прабатьком», яких був пристрій, винайдений Деволом, складається з трьох основних частин: механічної руки і «ухоплювача», джерела енергії; блоку управління (як правило, комп'ютера), в пам'яті якого записані команди для виконання необхідних операцій. Перший промисловий робот був встановлений в 1961 р. на автомобільному заводі фірми «Дженерал моторс» в Трентоне, штат Нью-Джерси. Цей пристрій витягував розжарені металеві деталі з форми для литва під тиском і складав їх.

З часу появи перших промислових роботів їх конструкція в своїй основі зазнала незначні зміни.

Найпомітніша частина промислового робота – власне його рука (маніпулятор), оснащена ухоплювачем, або «робочим органом». Такий маніпулятор, як правило, має декілька зчленовувань, схожих з суглобами кінцівок людини. У найдосконаліших роботів кожне зчленовування приводиться в рух його власним, автономним електродвигуном.

Другим по значенню компонентом робота – після механічної руки – є джерело електропостачання, яке забезпечує енергію, необхідну для руху ланок маніпулятора в кожному з його зчленовувань. Виконавчі приводи, які управляють командами програми, закладеної в комп'ютері робота, задають характер виконання конкретної операції.

У сучасних роботах, як правило, застосовуються джерела енергопостачання трьох типів: електричні, гідравлічні і пневматичні.

Третім найважливішим компонентом робота є система управління, де головну роль, як правило, грає комп'ютер. В його електронній пам'яті записані двійкові коди наборів команд (програм), які задають режими роботи всіх електродвигунів робота, що забезпечують виконання потрібної операції.

Серед роботів, діючих на промислових підприємствах світу, приблизно 95% відносяться до першого покоління. Роботи нових поколінь оснащуються чутливими пристроями, наприклад, телекамерами і датчиками зусилля, які дозволяють одержувати хоч якусь інформацію про зовнішній світ. Така інформація поступає на комп'ютери, які керують роботами, і ті можуть оперативно коректувати програми з урахуванням випадкових подій. Це приклад створення «зворотного» зв'язку.

Перші серійні роботи промислового вживання з'явилися на ринку США в 1962 р., а до кінця 70-х років вже близько 220 фірм світу випускали більше 250 марок роботів. Роботи знайшли вживання в металургії, сільському господарстві, на транспорті, вони стають необхідними при освоєнні глибин океану і земних надр, просторів космосу. Потрібні вони і у військовій справі.

У СРСР промисловий випуск роботів почався у 1975 році і з тих пір стрімко ріс (аж до розвалу СРСР). Якщо в 1975 році роботи на виробництві були чудасією – їх налічувалося всього 250 шт. (3 % загальної кількості роботів в світі), то в 1980 році в СРСР вже діяло 6,5 тис. роботів (23 % світового парку), а в 1985 році – 40 тис. з 92 тис. є у всьому світі.

Більшість діючих нині роботів управлялися за допомогою заданої жорсткої програми і використовувалися для таких операцій, як зварка, забарвлення, шліфування, загвинчування гвинтів і переміщення вантажів і т.п. Роботи цього типу відносилися до роботів І-го покоління.

Роботи ІІ-го покоління у змозі перемикати, переводити, вивертати, накладати, вертіти, тобто виконувати цілий ряд операцій замість людини, причому роблять це в 10-100 разів швидше.

Завдяки мікропроцесорам і сенсорним датчикам, що грають роль штучних органів чуття, такі роботи «бачать», «чують» і «відчувають». Тому їх іменують адаптивними або чутливими. Управління такими роботами неможливе без участі комп'ютера і поки їх кількість на виробництві незначна.

Третій тип (або покоління) роботів називають інтелектуальними, оскільки вони забезпечуються розвиненою системою обробки зовнішньої інформації. Завдяки ній робот може поводитися «свідомо», тобто формувати модель зовнішнього світу, ставити цілі і планувати відповідно до них свої дії, навчатися у ході рішення задач. Інтелектуальні роботи призначені для заміни людини скрізь де йому доводиться виконувати важку монотонну працю: при збірці і монтажі, перевірці і наладці виробів.

Поки такі інтелектуальні роботи тільки працюють в дослідницьких лабораторіях, але за ними, як вважають фахівці західних країн, майбутнє.

Річ у тому, що робот – не самодопомога технічного прогресу, а лише один з складових елементів автоматизації.

Розробка роботів третього покоління з інтелектуальним управлінням якраз робить набагато більш реальною перспективу комплексної механізації і автоматизації виробництва.

Інтелектуальний робот стане основним конструктивним елементом при проектуванні повністю автоматизованих виробничих циклів.

Включені у єдину технологічну схему, інтелектуальні роботи і швидкодійні комп'ютери нових поколінь з відповідним програмним забезпеченням у вигляді баз даних, баз знань, експертних систем і т.п. додадуть виробництву необхідний захід гнучкості, що приведе до нового революційного стрибка в розвитку продуктивних сил суспільства.

Не в так вже далекому майбутньому (при сприятливих обставинах) вживання гнучких технологій дозволе з'єднати виробничі процеси

«напрямець» з процесом конструювання і проектування продукції, що випускається.

Проте це задача завтрашнього дня, поки ж у інженерів чимало клопотів із задачами дня сьогоднішнього.

Щоб наочно представити всю їх складність, приведемо тільки один приклад з області робототехніки.

Розпізнавання зорових образів – справа, з якою легко справляється не тільки людина, але і будь-яка достатньо високоорганізована жива істота. Проте те, що не складає трудності для живої відеосистеми, створеної мільйонами років еволюції, навіть для надпотужної комп'ютерної моделі виявляється задачею надскладною. Наш мозок, взаємодіючи з очима, автоматично вирішує близько 200 задач, завдяки чому ми можемо взнати предмет в самих різних умовах (в натурі, на картинці, на екрані, при слабкому освітленні і т.п.). Для того, щоб навчити «бачити» робота, потрібне запрограмувати кожну з цих задач окремо, а потім взаємопов'язати їх один з одним і це тільки одна з багатьох складнощів однієї з приватних проблем робототехніки – моделювання зорового сприйняття.

Істини ради слід зазначити, що вже пропонувалося немало систем штучного зору, причому багато з них введені в експлуатацію і функціонують спільно з промисловими роботами. Проте насправді жоден з існуючих пристроїв, по видимому, не може стати основою для створення різносторонніх засобів візуального сприйняття, якими повинен володіти універсальний робот. Це обумовлено тим, що більшість подібних систем розроблялася з розрахунку на рішення вузького круга конкретних задач і хоча такі системи по своїй ефективності і точності набагато перевершують людське око, вони абсолютно не здатні адаптуватися до навколишніх умов, що вважається саме собою розуміючим для органів чуття людини.

Розглянемо конкретні задачі, які роботи вирішують в даний час на промислових підприємствах, що було досягнуте завдяки серйозним дослідницьким і конструкторським розробкам сучасної інженерії. Вирішувані роботами задачі можна розділити на три основні категорії: маніпуляції заготівками і виробами, обробка за допомогою різних інструментів, збірка. Сьогодні роботи частіше за все застосовуються для виконання завантажувально-розвантажувальних операцій і інструментальної обробки.

У 1985 році в капіталістичних країнах вже налічувалося близько 97 тис. роботів. Точне визначення цих пристроїв, прийняте Асоціацією робототехнічної промисловості США, свідчить:

«Промисловий робот – це перепрограмуйований багатофункціональний маніпулятор, призначений для переміщення матеріалів, деталей, інструментів або спеціалізованих пристроїв за допомогою змінних програмованих рухів, що дозволяє йому вирішувати різноманітні задачі».

Приблизно 65 % всіх роботів в капіталістичному світі доводяться на Японію, 13 % на США і 18 % – на всі країни Західної Європи.

Виробництво роботів дотепер зростало феноменальними темпами. В капстранах ще недавно воно в середньому збільшувалося на 30 % в рік.

Хоча роботи, що виконують механічну обробку за допомогою різних інструментів, зустрічаються поки рідше, ніж аналогічне устаткування для транспортування матеріалів і заготівок, вони продемонстрували свою ефективність при рішенні багатьох задач. В першу чергу при зварці металів, при свердленні, при обробці деталей ріжучим інструментом, при видаленні дирок і сторонніх частинок, при випробуваннях і контролі. Розробка ж роботів, що дозволяють автоматизувати процеси збірки, ще знаходиться у стадії становлення через складність у ряді випадків процесів збірки.

Картина миру, де роботи вільно розгулюють по всій землі і готові узятися за будь-яку небезпечну роботу, здатні захопити уяву кожного: проте, перш ніж вона стане реальністю, ученим і інженерам буде потрібно подолати безліч серйозних перешкод.

Основним стимулом до широкого використовування роботів за межами виробничих підприємств є їх здатність діяти в небезпечних для людини умовах, будь то морське дно, атомна електростанція або поле бою.

Практично більшість із створених в ХХ столітті роботів призначалася для промислових підприємств, проте це не виключало можливості їх вживання в інших областях.

Роботи нових поколінь мають рухливість (за допомогою коліс, гусениць або ніг), сенсорні (тобто чутливі) пристрої дозволяють їм миттєво реагувати на зміни в навколишньому оточенні. Нові роботи стануть багаторукими, що приведе їх діям велику гнучкість.

Згідно наявного прогнозу роботи знайдуть і вже знаходять вживання:

1) у сільському господарстві (розпилювання хімудобрювань, збір фруктів, обробка землі, доїння, видалення гною);

2) у лісовій промисловості (вирубування лісу, обтісування, збір і транспортування колод, обробка ґрунту, посадка дерев);

3) у гірничодобувній промисловості (підземні вироблення);

4) у цивільному будівництві (буріння, вибухові і висотні роботи);

5) при соціальних послугах (допомога сліпим, полегшення праці доглядальниць, гасіння пожеж і рятувальні роботи, прибирання і чищення);

6) на атомних електростанціях (технічне обслуговування, видалення радіоактивних відходів);

7) освоєння морських ресурсів (глибоководна розвідка, будівництво бурових веж, ведення надводних і підводних наглядів).

Всі перераховані області діяльності або важкі, або вельми небезпечні для людей.

Намагаючись передбачити майбутнє робототехніки, не слід забувати, що роботи – це всього лише частина більш обширного явища – настання епохи інформатики.

На закінчення слід зупинитися на тому, що упровадження промислових роботів викликає в громадськості багатьох країн світу серйозну заклопотаність у зв'язку з можливим скороченням зайнятості населення. Згідно наявним даним роботи в 2000 році вже витіснили з виробництва 3 млн. робітників, а до 2005 року, по суті, справляться зі всіма виробничими задачами.

Зараз ще важко передбачати, як позначиться упровадження роботів на характері праці і рівні кваліфікації працівників, проте ясно, що вдосконалення роботів приведе до радикальних змін в характері розподілу праці і його змісті.

Вирішувати проблеми, пов'язані з упровадженням нової техніки (в першу чергу роботів), потрібно невідкладно, бо зміни, які вона вносить в наше життя, можуть бути незворотними.

Контрольні питання.

1 Що таке робот, коли і де він з'явився?

2 Призначення роботів, області їх використовування.

3 Якими шляхами йшов розвиток роботехніки?

4 Чим відрізняються роботи І покоління від роботів ІІ і ІІІ поколінь?

5 Які позитивні і негативні наслідки широкого упровадження роботів в промисловості і інші області людської діяльності? Рекомендована література щодо теми № 10

1. Меркулов А.П. Що можуть роботи, - М.: Машинобудування,

1979 р.

2. Тимофеев А.В. Роботехніка і інформатика: - М.

Машинобудування, 1989.

3. Марш П. Не визнати у робота професій. – М., Мир, 1987 р.

ТЕМА 11. ІСТОРИЧНА РОЛЬ ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У СТВОРЕННІ ТЕХНІКИ ГЕНЕРАЦІЇ І ВИКОРИСТОВУВАННЯ

ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ.

План лекції

1. Питання, які з самого початку утворення та розвитку техніки генерації виникали.

2. Історія створення електричного освітлення.

3. Розвиток генераторів та вирішення проблеми передачі електроенергії на відстань.

4. Розвиток технічного прогресу у теплоенергетиці.

5. Завдання по підвищенню економічності електростанції.

11.1. Вступ

Характерною особливістю техніки даного періоду є підвищення ролі електрики. В енергетиці були зроблені найбільші винаходи, що забезпечили колосальний технічний прогрес XX ст. Новий вид енергії

– електрика - і новий тип універсального теплового двигуна - парова турбіна – ось найголовніші досягнення енергетики, які революціонізували, й надали, вплив на всю техніку цієї епохи.

У 70-80-е роки XIX ст. були зроблені крупні наукові узагальнення в області вивчення електрики і магнетизму. Експериментальні дані, накопичені при дослідженні електрики і магнетизму в першій половині XIX ст. (досліди Фарадея і ін.), дали матеріал для створення електромагнітної теорії Максвела, яка і стала основою розвитку електротехніки в кінці XIX - початку XX ст. В цей час починається інтенсивна розробка теоретичних питань електротехніки, пов'язаних з практичним вживанням електроенергії у самих різних галузях капіталістичного виробництва.

У першу чергу інженерна думка звернулася до питання про джерела електроенергії – до генераторів, оскільки без раціонального джерела електричного струму, здатного виробляти струми необхідної потужності і частоти, було неможливо здійснити упровадження електроенергії в промислове виробництво. Найістотнішим досягненням був винахід інженерів Грама, Гефнер-

Альтенека, Фонтена і ін. електромагнітного генератора з самозбудженням і кільцевим якорем.

У ході робіт над удосконаленням електричного освітлення були зроблено багато важливих відкриттів і винаходів. Була розроблена схема дроблення "електричного світла", був винайдений трансформатор, був вперше застосований перемінний струм і т.д. Ці новини сприяли практичному вирішенню питання про централізоване виробництво електроенергії і передачу її до віддалених місць споживання.

Проблема передачі електроенергії на дальні відстані розроблялася в основному в 80-х роках XIX ст. В ході численних експериментів російський учений Лачинов і француз Депре, підвищивши напруги струму в лінії передач, намітили правильний шлях до вирішення цієї проблеми.

У кінці XIX ст. проблема передачі електроенергії на великі відстані в основному була розв'язана. Технічним засобом, що дозволив вирішити її, з'явилося вживання перемінного струму, спочатку однофазного, потім двофазного і, нарешті, трифазного, передача якого виявилася найвигіднішою і зручною. Система трифазного струму була запропонована російським інженером М.О. Доліво-Добровольським.

Вирішення проблеми передач електроенергії на великі відстані звільнило промисловість від місцевих енергетичних умов, що її сковували. Електрична енергія з початку ХХ ст. міцно увійшла до промислового виробництва, спочатку у вигляді групового, а потім індивідуального електроприводу, який і здійснив реконструкцію всього силового господарства машинної індустрії ХХ ст.

11.2. Створення електричного освітлення

З 70-х років XIX ст. вельми швидко розвивається техніка електричного освітлення. Після винаходу електромагнітного телеграфу створення електричного освітлення було другим кроком по шляху практичного вживання електрики.

Перші спроби вживання електроенергії для освітлення відносяться ще до початку XIX ст. Академік В.В. Петров, спостерігаючий в 1802 р. явища електричної дуги, вперше вказав на можливість її широкого використовування для освітлення. Явище електричної дуги, що світиться, досліджував в 1812 р. англійський учений Деві, який також виказав думку про можливість електричного освітлення.

Створення джерела світла, діючого за принципом розжарювання провідника струмом, тобто лампи розжарювання, з'явилося першим кроком по дорозі практичною вживання електрики для потреб освітлення. Найраніша за часом лампа розжарювання була створена французьким вченим Деларю в 1820 р. Вона була циліндровою трубкою з двома кінцевими затисками для підведення струму, в ній розжарювалася платинова спіраль. Проте лампа Деларю не одержала практичного вживання. Але спроби створення ламп розжарювання не припинялися.

Особливе місце в області удосконалення ламп розжарювання займають роботи російського винахідника А.Н.Лодигіна (18471923). В 1873 р. А.Н. Лодигін застосував електрику для освітлення вулиці в Петербурзі. Від всіх попередніх ламп розжарювання лампи Лодигіна відрізнялися тим, що в них як тіло напруження застосовувалися тонкі стрижні з реторного вугілля, які були поміщені в скляну кулю або в циліндр. На початку Лодигін не видаляв повітря з внутрішнього простору колби, але потім, в процесі вдосконалення своїх ламп, він став викачувати повітря з них. Протягом 1873-1875 рр. Лодигиним і його помічниками було створено декілька конструкцій ламп розжарювання. Лампи Лодигина були найранішими за часом освітлювальними установками, цілком придатними для освітлення вулиць, приміщень суспільного користування, кораблів і т.п.

Видатний американський технік-винахідник Т. Едисон (1847-1931), ознайомившись з пристроєм ламп Лодигіна, також зайнявся їх удосконаленням. Після декількох років напруженої роботи в 1879

р. Едісону вдалося одержати достатньо хорошу конструкцію лампи розжарювання вакуумного типу з вугільною ниткою. В 1876 р. російський винахідник П.Н.Яблочков (1847-1896) запропонував так звану "електричну свічку" – дугове джерело світла без регулятора, що застосовувався раніше. Яблочков під час одного з дослідів встановив, що дугова лампа може діяти і без регулятора, якщо вугілля поставити паралельно, а не на одній прямій лінії, як це раніше робилося. На цьому принципі і була заснована "свічка" Яблочкова, що є двома вугільними стрижнями, розділеними прошарком якого-небудь вогнетривкого ізолюючого матеріалу, наприклад каоліну, гіпсу і т.п., що випаровується під дією електричної дуги. Вугілля в "свічці" Яблочкова приєднувалося до затисків джерела струму, в результаті між ними утворювалася дуга. "Свічка" Яблочкова горіла всього близько дві години. Але для свого часу вона була найзручнішим і доступнішим джерелом світла для широкого кола споживачів.

Одночасно з електричним освітленням була розв'язана проблема вживання електроенергії в силовому апараті промисловості. В 1869 р. 3. Грам (1826-1901), бельгієць за походженням, працюючий у Франції, одержав патент на генератор нового типа, в якому винахідник успішно застосував принцип самозбудження разом з вельми вдалим конструктивним рішенням кільцевого якоря.

11.3. Розвиток генераторів і електродвигунів

Цей недолік був усунений за допомогою винаходу німецького електротехніка Гефнер Альтенека (1872 р.), який помістив обмотку генератора на зовнішній поверхні залізного циліндра, внаслідок чого було досягнуте максимальне використовування рухомих в магнітному полі провідників. Винахід Гефнер-Альтенека є одним з найважливіших етапів в історії генераторів. Із створенням електромагнітного генератора була розв'язана проблема генерації, або виробництва електричної енергії. Це було найбільшим досягненням електротехніки.

Протягом 70-80-х років електрична машина постійного струму придбала всі основні риси сучасної машини. Подальші удосконалення були направлені головним чином на підвищення якості і поліпшення використовування динамо машин.

11.4. Розв’язання проблеми передачі електроенергії на відстань

Після появи могутніх електромагнітних генераторів виникла проблема централізованого виробництва електроенергії, яке дозволило б використовувати її для обслуговування могутніх промислових підприємств. В кінці XIX ст. електродвигуни починають грати важливу роль у важкій промисловості. Електричні генератори виробляють електрику не тільки для перетворення її в світлову або теплову енергію, але головним чином для перетворення її в енергію механічну.

Використання електродвигунів дозволяло концентрувати виробництво електричної енергії на крупних електростанціях, що вело до значного здешевлення електроенергії.

З кінця 80-х років починають створюватися перші електростанції, тобто технічні споруди, призначені для виробництва електричної енергії. Електричні станції з'єднуються з споживачами, які вони обслуговують, та по яким відбувається розподіл і передача електричної енергії. Перша електростанція була створена в США Едісоном. Щоб забезпечити масове використовування електричного освітлення, Едісон реалізував в 1882 р. думку про створення централізованої електричної станції.

У зв'язку з будівництвом електричних станцій проблема передачі електроенергії на відстань придбала велике економічне значення. Передача електрики на відстань відкривала можливість створення крупних електростанцій в районах низькосортного палива, різко здешевлювала вартість електроенергії, що сприяло більш глибокому проникненню електрики в промисловість.

Перша електропередача, розрахована на нормальну експлуатацію, була здійснена для електричного освітлення в 1879 р. П.Н. Яблочковим. Проте подальший розвиток передачі електричної енергії на великі відстані затримувався у зв’язку з відсутністю теоретичного аналізу явищ, що відбуваються при цьому. І ось російський електротехнік Лачинов (1842-1902гг.) в 1880 р. опублікував свою працю "Електромеханічна робота", де дослідив роботу електричних машин і математично довів можливість шляхом збільшення напруги передачі будь-яких кількостей електроенергії на значні відстані без великих втрат. Ці дослідження мали величезне значення для розв’язування проблеми передачі електроенергії і для всього подальшого розвитку електротехніки.

Подібні ж теоретичні висновки були сформульовані французьким фізиком М. Депре, який підтвердив їх також і експерементальним шляхом. В 1881 р. на Першому Міжнародному конгресі електриків в Парижі Депре зробив повідомлення про передачу і розподіл електроенергії. Першу дослідну лінію електропередачі завдовжки в 57 км Депре побудував на Мюнхенській виставці в 1882 р. На цій лінії передавався по телеграфному дроту постійний струм напругою 15002000 вольт від генератора, що приводився в рух паровою машиною, до електродвигуна, сполученого з насосом. Проте ця електропередача працювала з перебоями і мала ще дуже низький коефіцієнт корисної дії (22%).

Упровадження передачі електроенергії на відстань довгий час гальмувалося самою природою постійного струму. Річ у тому, що постійний струм унаслідок низької напруги виявився мало придатним для передачі. Великими можливостями в цьому розумінні був змінний струм. Найважливішим етапом розвитку техніки передачі електроенергії був перехід від постійного струму до змінного. Проте відомі у той час електродвигуни змінного струму відрізнялися істотними недоліками, які часто робили їх непридатними для експлуатації. Перед винахідниками встала задача знайти можливість використовувати змінний струм і трансформатори змінного струму для передачі електроенергії на дальні відстані і живлення електродвигунів.

Перший крок в цьому напрямі був зроблений італійським фізиком і електротехніком Г. Феррарисом (1847-1897) в 1885-1888 рр., що запропонував застосувати систему двох змінних струмів, що різняться по фазі на 90 ºС, названу згодом "двофазним" струмом. Ферраріс показав, що за допомогою двофазних струмів можна одержати усередині залізного кільця так зване магнітне поле, що „обертається‖.

Надалі цю ідею розробив і упровадив в практику відомий сербський учений, електротехнік Н. Тесла (1856-1943), який створив різні конструкції багатофазних, головним чином двофазних, електродвигунів. Найдоцільнішої в практичному відношенні Тесла рахував двофазну систему. По цій системі в 1896 р. була побудована перша крупна електрична станція двофазного струму - Ніагарська гідроелектростанція в США. Проте і двофазний струм не набув широкого поширення.

Винахід, який дозволив більш раціонально розв'язати проблему передачі енергії на дальні відстані, був зроблений російським інженером М.О. Доливо-Добровольским (1862-1919), який запропонував прийняти для електричної передачі енергії не двофазний змінний струм, а трифазний.

Як дослідним шляхом, так і теоретично Доліво-Добровольській довів, що за допомогою трифазного струму можна одержати таке ж магнітне поле, що обертається, яке одержували Ферраріс і Тесла за допомогою двофазного. Ґрунтуючись на цьому, Доліво-Добровольський і побудував свій двигун трифазного струму, що одержав надалі в електротехніці назва «асинхронного».

Асинхронні двигуни на відміну від синхронних приходять в обертання самостійно при включенні струму. Їх швидкість в певних межах може бути регульована. Для живлення асинхронні двигуни вимагають, як було вже сказано, всього трьох дротів, приєднаних до трьох кінців трьох обмоток статора, другі кінці яких з'єднуються певним чином між собою. Генератори трифазного струму по конструкції нічим не відрізняються від генераторів звичного однофазного змінного струму, за винятком того, що обмотка, в якій індукується електрорухома сила, розбивається не на дві, а на три групи – фази.

Винаходи Доліво-Добровольського знаменували початок нового періоду в електротехніці. Тільки після створення економічно вигідної і технічно нескладної системи трифазного струму, що розв'язала проблему передачі електроенергії на великі відстані, почалося широке упровадження електрики в промисловість.

Рішення проблеми передачі електроенергії на відстань, створення працездатних електричних двигунів, успіхи машинобудівної промисловості дозволили в кінці XIX ст. приступити до переводу міського транспорту на електротягу. В 1879 р. фірма "Сименс і Гальське" на промисловій виставці в Берліні побудувала першу дослідну електричну залізницю. Електроенергія для двигуна подавалася по третій рейці, а відводилася по їздовій рейці. Проте цей трамвай не був придатний в міських умовах.

Подальший розвиток міського господарства все більше і більше вимагало корінних змін в способах пересування в крупних містах. В результаті стали поступово будуватися трамвайні лінії. В 1881 р. поблизу Берліна була пущена перша трамвайна лінія протяжністю близько 2,5 км. Вже в 1895 р. в найбільших містах Європи і США конки замінюються трамваєм.

Завдяки електричній енергії стало можливим більш раціональне використовування природних джерел енергії. Електрична передача дала можливість використовувати дешеву гідравлічну енергію річок, застосовувати малоцінне паливо – малокалорійні сорти кам'яного вугілля, вугільний пил, торф і т.д. Електрична енергія в повному розумінні слова вчинила революцію в енергетиці і цим самим створила умови для нового колосального технічного прогресу.

11.5. Технічний прогрес в теплоенергетиці

Удосконалення і розвиток парового двигуна в кінці XIX ст. відбувалося під безпосереднім впливом електротехніки. 90-е роки XIX ст. характеризуються широким будівництвом електростанцій. Розвиток електроенергетики зажадав створення нового швидкохідного економічного двигуна.

У цей період в різних країнах з'являється цілий ряд конструкцій парових машин з числом оборотів від 200 до 500 в хвилину, призначених спеціально для потреб електростанцій, але як би не удосконалювалися парові машини, вони не могли цілком задовольнити вимоги, що пред'являються до них енергетикою. Більшість парових машин була малопотужною і могла застосовуватися лише на невеликих електростанціях. Крупні електростанції обслуговувалися в більшості випадків величезними паровими машинами з невеликим числом оборотів, що споживали колосальну кількість палива, що вельми здорожувало вартість електроенергії. Таким чином, з перших же кроків розвитку електротехніки виникла гостра потреба в спеціальному швидкохідному могутньому і економічному двигуні для електростанцій. Технічні передумови для створення нового теплового двигуна в кінці XIX ст. були в наявності. Техніка виробництва спеціальних сплавів і механічна обробка металів досягли високого рівня. Були вивчені властивості водяної пари і закони її витікання. Успішно розвивалося також вчення про опір матеріалів і теорія пружності. Винахід нового теплового двигуна – парової турбіни – з'явилося відповіддю на запити машинного виробництва.

З самого початку свого практичного вживання турбіна володіла рядом переваг в порівнянні з паровою машиною. Вона набагато простіше і зручніше здійснювала принцип безперервного обертального руху, ніж поршнева парова машина. Турбіна могла розвивати швидкість ходу майже до необмежених розмірів, що обчислювалися десятками тисяч оборотів в хвилину . Нарешті, потужність будь-якої турбіни набагато перевершувала потужність навіть найбільшої парової машини.

Ідея використовування кінетичної енергії пари для отримання обертального руху знайшла вперше своє втілення в кулі Герона, що крутиться. Цей прилад був прообразом реактивної парової турбіни. Іншою "машиною", що використовує кінетичну енергію пари для свого обертання, було відоме "колесо" італійського ученого Бранка (XVII ст.). Воно оберталося завдяки тому, що пара з котла витікала на лопаті горизонтального колеса з осередками. Цей пристрій був не чим іншим, як примітивною активною паровою турбіною.

Над створенням парової турбіни винахідники різних країн працювали тривалий час. З 1880 по 1890 р. в Англії було видано 52 патенти на парові турбіни, а з 1890 по 1900 р. – 186. Найвдаліші технічні рішення цієї проблеми дали швед К. Лаваль і англієць Ч. Парсонс.

Шведський інженер Карл Густав де Лаваль (1845-1921) походив із старовинної французької сім'ї, що емігрувала до Швеції в кінці XVI ст. під час переслідування гугенотів. Ідея парової турбіни виникла у Лаваля при роботі над сепаратором для молока. Оскільки парова машина не могла забезпечити велику швидкість обертання валу сепаратора (6-7 тис. об/мин), Лаваль, для того, щоб не застосовувати в сепараторі складних передач, прямо на осі сепаратора помістив реактивну турбіну найпростішого типу. Цей винахід був запатентований Лавалем в 1883 р.

У 1889 р. Лаваль створює нову, складнішу одноступінчату реактивну турбіну. Принцип дії турбіни Лаваля полягав в наступному: чотири труби, так звані парові сопла, підводили під гострим кутом пар до лопаток колеса, укріпленого на валу. Пара, що поступала в сопла під високим тиском з незначною швидкістю і покидала їх з великою швидкістю і при низькому тиску, текла по лопатках і виходила з протилежної сторони колеса. Його тиск на увігнуту сторону лопаток викликав обертання колеса і проводив механічну роботу. Турбіна Лаваля була найпростішою активною паровою турбіною, в якій струмінь пари з великою швидкістю прямував на лопатки колеса.

Турбіни Лаваля зіграли велику роль в історії турбобудування. При їх конструюванні було поставлено і розв’язано багато основних питань турбобудування. Проте, хоча турбіна Лаваля і сприяла подальшому розвитку турбобудування, через недосконалість конструкції вона не набула великого поширення.

Рішуче зрушення в справі використовування парових турбін на електричних станціях провела турбіна англійського інженера Чарльза Парсонса (1854-1931), що створив першу турбіну в 1884-1885 рр. Парова турбіна Парсонса принципово відрізнялася від турбіни Лаваля. В ній була застосована багатоступінчата конструкція реактивного типу.

Турбіна Парсонса складалася з ряду поміщених на одному валу вінців лопаток особливої конструкції: між вінцями лопаток, що обертаються, поміщалися нерухомі ряди таких же лопаток, направлених в протилежну сторону. Ці так звані реактивні лопатки і складають особливість винаходу Парсонса. Реактивні лопатки Парсонса були апаратом, в якому відбувалося перетворення потенційної енергії пари в кінетичну енергію і перетворення останньої в механічну роботу. Парсонс надав лопаткам форму, при якій перетин між лопаточних каналів зменшувався по напряму закінчення пари. Таким чином, лопатки Парсонса утворювали як би насаджені на вал сопла, з яких, розширяючись, закінчується пара. Механічна робота при цьому виходила як за рахунок активної, так і за рахунок реактивної дії парового струменя. В протилежність одноступінчатій турбіні Лаваля, де енергія тиску пари вся відразу в соплі перетворювалася в енергію руху, турбіна Парсонса була багатоступінчатою. В цій турбіні енергія тиску, поступово знижуючись із ступеня на ступінь, від одного вінця лопаток до іншого, перетворювалася на енергію руху.

Турбіни Парсонса набули набагато більше поширення, ніж турбіни Лаваля. Вони з самого свого виникнення були розраховані для використовування на електростанціях, гостро потребуючих в подібного роду двигунах.

У 1899 р. французький інженер Огюст Рато створив активну багатоступінчату турбіну, яка була в порівнянні з турбіною Парсонса новим кроком в турбобудуванні. В ній утілилися нові технічні принципи конструювання турбін. Турбіна Рато набула велике поширення в Європі, особливо в Швейцарії, Німеччині і Франції. Вона виявилася більш економічною, ніж турбіна Парсонса. В Америці велике поширення набула турбіна Ч. Кертіса, яка також була активною багатоступінчатою турбіною.

До кінця даного періоду потреба в новому тепловому двигуні була повністю задоволена. Була створена могутня парова турбіна, що цілком задовольнила потреби електроенергетики, що швидко розвивалася. Промисловість розвинених капіталістичних країн освоїла виробництво парових турбін великої потужності, що володіли великою швидкохідністю.

11. 6.Зростання вживання електрики

Характерною особливістю розвитку техніки після першої світової війни є швидко зростаюче вживання електрики у всіх галузях техніки. Впродовж XX ст. вироблення електроенергії постійно ростло. З 1900 по 1957 р. виробітка електроенергії в капіталістичних країнах виросла майже в 100 разів. В 1900 р. у всьому світі було вироблено 15 млрд. квтч електроенергії, в 1913 р. виробітка електроенергії склала вже 35-40 млрд. квт-ч. Перед другою світовою війною (1938 р.) виробіток електроенергії досяг 456 млрд. квт-ч. Після другої світової війни виробництво електроенергії продовжувало рости. В 1950 р. було вироблено 950 млрд. квт-ч, в 1952 р. - 1017 млрд. квт-ч, в 1954г. – 1346 млрд. квт-ч, а в 1957 р. тільки в капіталістичних країнах було вироблено 1470 млрд. квт-ч, причому майже половина її доводилася на частку США.

Зростання вироблення електроенергії зумовило серйозні у виробництві і рішенні проблеми використовування електрики у всіх областях матеріального життя суспільства.

Якщо на перших етапах розвитку електротехніки електрика використовувалася в основному лише для освітлення, то потім у все більшій кількості починає уживатися на силові потреби в промисловості. Росте значення електроенергії на транспорті, в сільському господарстві, в металургії і, нарешті, в хімічній промисловості. В 1945 р. в США для освітлення витрачалося 7,74% всієї виробленої електроенергії, в силових двигунах -63,24, в електропечах - 13,67, для електролітичних процесів -13,13% електроенергії, інші витрати склали 2,22%. В 1955г. промисловість США зажадала більше половини виробленої в країні електроенергії.

Величезне зростання вживання електрики в промисловості було підготовлено попитом всіх галузей виробництва на новий, більш досконалий сучасний двигун, на нову технологію в металургії і хімії. Електроенергія перетворила технологічні процеси в хімічній і металургійній промисловості і в багатьох інших галузях виробництва. Електрика в XX ст. стало самим універсальним видом енергії в техніці.

11.7. Підвищення економічності електростанцій

На початку XX ст. у електробудівництві, що все розширялося, у ряді країн з'являються так звані районні теплові електростанції (РЕС), на яких централізується вироблення електроенергії для потреб цілих районів з їх світловими і виробничими навантаженнями. Поширені до появи районних електростанцій міські станції обслуговували звичайно окремі райони міста, ту або іншу окрему групу підприємств або житлові квартали з побутовим споживанням; деякі станції виробляли енергію для потреб міського транспорту (трамвай). Поява РЕС означала, перш за все, тенденцію до підвищення економічності методів отримання електроенергії (тобто роботи електростанцій), причому цьому у величезному ступені сприяло введення в практику могутніх турбогенераторів.

Вже до початку 30-х років потужність окремих теплових станцій у ряді випадків перевищувала 0,5 млн. кВт при одиничній потужності агрегатів до 150-200 тис. кВт. Нині стало звичним, що потужність теплових районних електростанцій складає декілька сотень тисяч кіловатів. Сучасні могутні електростанції досягають величезних розмірів. Проліт машинного залу головного корпусу станції складає 30-50 м, довжина – більше 200м, висота 40-50 м.

Великий об'єм капітального будівництва робить украй важливим питання про зниження вартості і прискорення термінів будівництва електростанцій. Це досягається широким використовуванням збірного залізобетону, індустріальних методів будівництва, ретельною продуманістю проекту станцій.

Підвищення економічності теплових електростанцій

супроводжується зростанням їх потужності і органічно пов'язане з підвищенням технічних параметрів теплосилового устаткування. Якщо в 1900-1910 рр. одинична потужність паротурбинного агрегату крупної електростанції складала не більше 10-25 тис. кВт, то в 1950 р. вона досягла 100-150 тис. кВт. Шляхом підвищення тиску і температури водяної пари, що поступає в турбіни, досягається підвищення економічності теплових електростанцій за рахунок зменшення питомої витрати пари в турбіні (тобто зменшення питомої витрати тепла на кВт-ч).

У даний час на теплових електростанціях широко поширені теплосилові установки з початковими параметрами пари 90 атм, 535 °С. В сучасних паротурбінних установках ККД виріс до 25-30% в порівнянні з 4-5% на перших електростанціях і 9-11% на початку 20х років. В паротурбінній установці з тиском пари в 30 атм. загальний ККД складає 23-25%, в установках з тиском в 100 атм. - 30%, а при 170 атм. - до 34-38%.

Разом з тим подальше підвищення тиску і температури пари викликає ряд технічних труднощів, зокрема падає ефективність роботи в спеціальних паросепараційних пристроях котлів, за допомогою яких в звичних умовах усувається можливість відкладення солей на робочих органах турбін. Проте, всі переваги роботи на високих параметрах пари настійно диктують необхідність подальшого науково-технічного прогресу в цій області (і, перш за все в металургії сталі).

У підвищенні економічності теплових станцій велику роль зіграв розвиток топочно-котельної техніки: перехід до могутніх котлоагрегатів, новим методам спалювання великої кількості тепла, широкої механізації процесів подачі і приготування деяких видів палива. З 30-х років в технології спалювання палива починається перехід до крупних котельних паливень (з водяним екраном) для спалювання твердого палива в пилоподібному стані.

По характеру теплового процесу крім конденсаційних турбін виділяються спеціальні турбіни – з противотиском і проміжним відбором пари, Спеціальні турбіни почали з'являтися в основному з 20-х років для установок комбінованого вироблення електроенергії і тепла (згодом – ТЕЦ).

На сучасних електростанціях застосовуються і передвключені турбіни – з високим початковим тиском пари і високим противотиском, коли відпрацьована в них пара поступає в звичні турбіни, а також турбіни високого тиску з проміжним (вторинним) перегрівом пари (перегріву піддають пару з проміжного ступеня турбіни), чисто реактивні турбіни, паротурбінні установки із застосуванням ртутно-водяного бінарного циклу і, нарешті, транспортні турбіни (в основному суднові).

11.8. Електричні мережі і системи

Районні електростанції звичайно працюють паралельно між собою – на загальну електромережу – і об'єднуються в окремі крупні енергетичні системи. Крупні гідростанції є найважливішим елементом енергетичної системи, яка сама по собі є сукупністю електростанцій і електричних мереж. Слід зазначити, що гідроелектростанції доцільно використовувати в системі для зняття "піків" добового графіка завантаження. Об'єднання електричних станцій здійснюється районними електромережами, а об'єднання енергосистем в єдину енергетичну систему – єдиною високовольтною мережею.

Електромережа зв'язує ці електростанції між собою і із споживачами енергії.

Об'єднання електростанцій загальною високовольтною мережею в єдину систему має великі технічні і економічні переваги і грає першорядну роль в розвитку електрифікації всіх країн.

Початок розвитку електромереж був встановлений на початку XX ст. створенням лінії розподільної мережі районних станцій напругою 6-35 ква. Це підготувало грунт для переходу до електропередач більш високої напруги, і вже в 1907 р. в США була лінія напруги в 110 кв. Перша в Європі лінія електропередачі на 110 кв була створена в 1912 р. в Німеччині. В 1922 р. в США була побудована лінія електропередачі напругою в 220 кв. До 1927 р. загальна протяжність високовольтних електроліній (напругою від 13 до 220 кв) склала в США близько 80 тыс.км., проте ці лінії відрізнялися крайньою різноманітністю вживаного вольтажу. В 1922 р. в Радянському Союзі була вперше створена лінія електропередачі напругою 110 кв (лінія Шатурська РЕС - Москва). Всі ці електролінії працювали на змінному струмі.

Починаючи з 30-х років досягнуті значні успіхи в будівництві електросистем. В Англії в 1936-1937 рр. в основному була закінчена і введена в експлуатацію єдина високовольтна мережа (так звана Трід") загальною протяжністю близько 8 тис. км. До цієї мережі були приєднані електростанції потужністю приблизно в 9 млн. квт. В 1946 р. Трід" включала 142 електростанції зі встановленою потужністю вже в 11,6 млн. квт, а в 1951 р. - 289 станцій потужністю в 14,5 млн. квт. В 1957 р. потужність з'єднаної енергосистеми Англії перевищила 20 млн. квт.

11.9. Електрична тяга

З самого початку нашого століття електроенергія все більш широко використовується на залізницях, що є найважливішим видом транспорту XX ст. Протяжність залізниць за останні півстоліття зросла приблизно удвічі. Паровоз, що вірно служив понад 100 років, впродовж нашого століття все більш поступається місцем новим, більш могутнім і економічним локомотивам, зокрема електровозам. Якщо у паровоза ефективний коефіцієнт корисної дії практично складає 4-5% і не перевищує 6-8%, а загальний ККД нижче 10%, то ККД електровозів (при отриманні електроенергії від теплової електростанції) досягає 1619%, причому коефіцієнт корисної дії електровоза значно підвищується при використовуванні енергії ГЕС.

У результаті зростання вироблення дешевої електроенергії, що поступає з крупних енергосистем, в XX ст. були створені необхідні передумови для широкого упровадження електричної тяги на залізницях. На електрифікованих залізницях джерелом енергії є звична електростанція, а локомотив-електровоз одержує електроенергію ззовні за допомогою контактної мережі і струмоприймальників.

У 20-х роках починається електрифікація залізниць в США, Франції, Італії, Німеччини, а також в СРСР, але в цілому електрифікованих залізниць в цей час було мало (та і зараз частка електрифікованих залізниць в загальній світовій їх мережі складає приблизно 4%).

З кінця 900 років в деяких країнах починає встановлюватися своя основна система струму для електротяги, причому особливе значення має система однофазного струму зниженої частоти, постійного струму і частково трифазного струму. В 1920 р. в США залізниці були електрифіковані з вживанням в основному постійного струму напругою 1500 в (і частково до 3000 в). У Франції була прийнята система постійного струму, в Італії - трифазного струму напругою в 3000-4000 в. В Німеччині, Швеції, Швейцарії, Норвегії в 20-х роках на електрифікованих залізницях використовувався також однофазний струм зниженої частоти напругою до 15 кв.

У перші роки після упровадження електричної тяги система постійного струму, повністю себе виправдавши, набула найбільше поширення. В даний час більше 67% електрифікованих магістральних залізниць миру працюють на постійному струмі. Але зростання вантажообігу залізниць, необхідність підвищення швидкості руху потягів зажадали розробки більш ефективної системи тяги, перш за все на основі використовування переваг змінного струму промислової частоти і підвищеної напруги. Вживання змінного струму значно скорочує витрати на споруду тягових підстанцій завдяки зменшення їх числа і спрощення устаткування, а також зменшує експлуатаційні витрати залізниць і приводить до економії кольорових металів за рахунок зменшення перетину дротів контактної мережі.

Хоча вперше електрифікація залізничних ліній на однофазному струмі промислової частоти була здійснена в Угорщині ще в 1934 р., лише останніми роками намітився перехід на надзвичайно прогресивну систему тяги на однофазному струмі промислової частоти напругою в 20000-25000 в. В цьому випадку тягові двигуни електровоза можуть працювати на постійному струмі зниженої напруги, причому трансформація і перетворення струму проводяться не на підстанціях, а на установках, включених в електричну схему самого електровоза.

Успіхи електровозобудування в значній мірі пов'язані з прогресом в області створення електродвигунів і перетворювачів струму. В 50-х роках всі починають застосовуватися напівпровідникові силові випрямлячі. В кінці 1955 р. вперше в Англії був створений перший силовий (германієвий) випрямляч, розрахований на 1 тис. кВт, і запроектований випрямляч до 18 тис. кВт.

Останніми роками все більше застосовуються могутні напівпровідникові випрямлячі на основі кремнію. Ці випрямлячі відрізняються високим ККД (99,6%). Вони дозволяють випрямляти змінний струм значної потужності напругою більше 500 в. Велика кількість різних кремнієвих випрямлячів в даний час випускається, наприклад, фірмою "Сименс-Шукерт" (ФРН).

11.10. Вдосконалення електроприводу і упровадження

електроенергії в технологічні процеси виробництва

З початку XX ст. в силовому апараті виробництва відбувається розширення сфери вживання електроприводу, що є основою комплексної механізації і автоматизації виробничих процесів в промисловості.

У області електрифікації робочих машин украй важливим є розвиток електроприводу, упровадження найдосконаліших типів електроприводів: перехід до одиночного (індивідуального) і – головне – багаторуховому електроприводу з широко розвиненою системою регулювання і автоматики. У тому випадку, коли кожний робочий орган єдиної машини приводиться в рух окремим електродвигуном, основою розвитку електроприводу є розвиток автоматичного управління його роботою. Багаторуховий електропривод, що забезпечує автоматичне виконання виробничих операцій і узгодження окремих рухів, тобто автоматизований електропривод, набув величезне поширення, бо за рахунок більш точного і плавного регулювання швидкості підвищується продуктивність верстата і полегшується праця робітників.

Саме у зв'язку з розвитком автоматики, як регуляторів струму, широке поширення набули генератори постійного струму. Велике значення при цьому мало розповсюдження регульованого електроприводу постійного струму, живленого від окремого генератора (система "генератор-двигун" або від іонного перетворювача, наприклад ртутного випрямляча (система "іонний перетворювач - двигун"). Дослідження в цій області почалися в 90-х роках XIX ст. Надалі вони привели до значного спрощення кінематики виробничих машин і зменшення числа вузлів тертя між електродвигуном і робочим органом.

З широким розвитком систем автоматичного регулювання велике поширення набули так звані електромашинні регулятори, або підсилювачі, – ЕМП, що є одним з найважливіших елементів систем автоматизованого електроприводу. Все ширше стали застосовуватися електронно-іонні (лампові), потім магнітні, а останніми роками напівпровідникові підсилювачі. За допомогою малих потужностей ці підсилювачі дозволяють управляти крупними механізмами. Електромашинні підсилювачі (ЕМП) почали розповсюджуватися в кінці 30-х років і в даний час широко використовуються в промисловості.

Нарешті, треба звернути увагу на швидкий розвиток малих електродвигунів потужністю менше 0,5 л.с. і мікродвигунів потужністю 0,001-0,0005 л.с. За останні роки особливо розвинулася область спеціальних малих двигунів для потреб автоматики, авіації, рахунково-вирішальних пристроїв, а також для побутових електроприладів (наприклад, електробритв).

Упровадження електрики йде по лінії обробки деталей і виробів (вживання індукційного нагріву в поєднанні з механічною обробкою за допомогою струмів високої частоти, анодно-механічна обробка металів, електрохімічний і електроіскровий способи обробки металів і ін.).

Для нагріву металу в рідкому середовищі при хімічній або хімікотермічній обробці (гарті, відпустці і ін.) застосовуються ванні печі, в яких нагрівання середовища і підтримку заданої температури можна здійснювати за допомогою електрики (внутрішній обігрів ванної печі). Переваги електронагріву – хороше використовування тепла, можливість досягнення щонайвищих температур, зручності регулювання температури ванни, можливість отримання чистого металу. Нагрів металу за допомогою електрики знайшов широке вживання в техніці як при механічній (в основному тиск), так і при термічній обробці. Великий інтерес представляють електричні печі (феросплавні, сталеплавильні, термічні і ін.), які зараз широко використовуються в металургії. Місткість електроплавильних печей досягає 180 т, а потужність - до 34000 кВт в одному агрегаті.

Ідея використовування електричного струму для плавки металу виникла давно – на самому початку XIX ст. Але умови для упровадження електрики в металургію склалися лише в XX ст., коли будівництво економічних теплових електростанцій і особливо гідроелектростанцій сприяло різкому зниженню вартості електроенергії. З другого боку, в XX ст. різко зріс попит на леговану сталь.

Вперше електрична енергія починає застосовуватися в печах як джерело тепла у Франції в 90-х роках XIX ст. В 1898-1899 рр. винахідники Э. Стассно в Італії і П. Еру у Франції створили цілком працездатні дугові печі для плавки сталі, а також для рудовідновлювальної плавки, які одержали потім широке практичне вживання.

Особливий інтерес заслуговують індукційні електропечі, в яких тепло виділяється в матеріалі, що нагрівається, в результаті збудження в ньому вихрових струмів (якщо матеріал – електричний провідник) або за рахунок діелектричних втрат (якщо матеріал – діелектрик).

Виділення тепла в матеріалі, викликане змінними магнітними і електричними полями, було відоме ще в XIX ст. Довгий час з цим явищем боролися. Проте в нашому столітті ці, здавалося, цілком не бажані, явища вдалося не тільки використовувати в техніці для певної мети, але при цьому і значно усилити. В результаті був одержаний новий метод технологічного нагріву, значною мірою обумовлений розвитком техніки високих частот – в основному радіотехніки.

Потребу в нових, високоміцних і спеціальних сталях стимулював розвиток нових методів термообробки, зокрема поверхневого гарту, а також плавки металів. Широке вживання у ряді галузей народного господарства одержав індукційний нагрів різних неметалічних виробів і матеріалів (наприклад, сушка деревини і кераміки струмами високої частоти).

За роки після другої світової війни в промисловій електротермії з'явився новий напрям, пов'язаний зі все більш широким вживанням нагріву діелектриків (а також напівпровідників) в електричному полі – діелектричний нагрів. В цьому випадку матеріал, що нагрівається, знаходиться в електричному полі конденсатора, до якого підведена напруга високої частоти; струми в матеріалі викликають виділення в ньому тепла і його нагрів. Такий нагрів використовується при швидкісній сушці деревини, паперу, пряжи, зерна, для склеювання деревини, зварювання і пресування пластмас, вулканізації каучуку і т.д.

Нарешті, в області вживання струмів високої частоти слід зазначити перспективи переходу транспорту на систему безконтактного наземного високочастотного електротранспорту.

Одним з найважливіших вживань електрики в XX ст. є електрозварювання. В 1927 р. Д. Дульчевским був розроблений спосіб дугового електрозварювання міді під шаром порошкоподібного пальної речовини (флюсу), що лягло в основу розробленого пізніше в СРСР способу автоматичної зварки. В 1932 р. К.К. Хреновым був розроблений спосіб підводної зварки електродугою і різання металів. Перед другою світовою війною в результаті робіт академіка Е.О. Патона була освоєна і упроваджена в промисловість автоматична швидкісна зварка під шаром флюсу, що нині одержала широке вживання в промисловості.

За останні 40-50 років електроенергетична техніка зазнала великі якісні і кількісні зміни. Невимірно збільшилися потужності електростанцій. Найважливіше значення придбали найбільші ГЕС. Широкий розвиток одержали електричні мережі і енергетичні системи. В десятки разів збільшилися одиничні потужності турбогенераторів теплових електростанцій. Одержали повний розвиток установки теплофікацій. Автоматика проникла як в область виробництва електроенергії (наприклад, централізоване управління гідростанціями), так і в область її використовування (удосконалення електроприводу). Швидко росте вживання електрики безпосередньо в технологічних процесах виробництва. Наприклад, створені перші могутні атомні електростанції. Разом з тим електрична енергія стала широко використовуватися і в побуті.

Контрольні питання.

1. Які наукові відкриття були зроблені в області вивчення електрики і магнетизму?

2. Як розроблялася проблема передачі електроенергії на великі відстані?

3. Як розв'язувалася проблема електричного освітлення?

4. Коли і ким були створені асинхронні електродвигуни?

5. Як були створені парові турбіни?

6. Які були шляхи підвищення економічності електростанцій?

7. Коли і як здійснювалося використовування електроенергії на залізниці?

8. Які шляхи використовування електроенергії в технологічних процесах?

Рекомендована література до теми 11

1. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрезер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд-во «Аристей», 2003.

ТЕМА 12. ІСТОРИЧНА РОЛЬ ВІТЧИЗНЯНИХ І ІНОЗЕМНИХ ВЧЕНИХ В СТВОРЕННІ І РОЗВИТКУ ТЕЛЕБАЧЕННЯ І

РАДІОТЕХНІКИ.

План лекції

1. Початок розвитку телебачення. Вклад іноземних та вітчизняних вчених у його розвиток.

2. Як розвивалось телебачення у нашій країні. Видатні вітчизняні вчені та інженери, що внесли великий внесок у його становлення.

3. Історія появлення радіо у нашій країні та за її межами. Роль у цій справі Попова А.С. та Марконі.

4. Етапи розвитку радіоелектроніки.

Історія розвитку телебачення починається в 1856 році, коли італійський фізик Д. Казеллі винайшов апарат, названий ним «пантелеграф» і призначений для передачі по телеграфних лініях малюнків, що наносяться на металеву фольгу спецчорнилом, що не проводе електрострум. В процесі передачі по фользі ковзала металева голка, що приводиться в рух годинниковим механізмом. Голка, строчка за строчкою прокреслювала всю поверхню фольги. При перетині голкою малюнка струм в ланцюзі припинявся. В приймачі голка замінювалася пишучим пером, яке притискалося до паперу, коли по ланцюгу проходив струм, і не притискалася при його відсутності. Таким чином все поле паперу заштриховувалося, окрім малюнка. Пантелеграф був «прадідусем» сучасного відео апарату, але це був перший пристрій, що дозволив передати малюнок на відстань за допомогою електросигналів.

Творці телебачення повинні були б змоделювати око. Якщо сама природа створила сітківку з окремих електронів, то чому б не спробувати замінити у фотоапараті плівку мозаїчним екраном з світлочутливих електронів, таким чином, створити електронну модель ока? Але як змоделювати світлочутливі електроди ока?

У 1873 році У. Смит (США) досліджуючи електричні властивості селену знайшов, що при освітленні селену зростають показання гальванометра, включеного в його ланцюг. Цим досвідом була доведена можливість перетворення світлових сигналів в електричні.

Але треба було вирішити і зворотну задачу – перетворення сигналів в світлові. По волі випадку принципова можливість рішення цієї задачі була доведена видатним російським винахідником А.Н. Ладигіним в тому ж 1873 році, коли їм була створена і випробувана для освітлення вулиць перша лампочка розжарювання.

Пройшло лише два роки після цієї події і Дж. Керри (США) запропонував схему першої системи для передачі рухомих зображень, в якій передбачалося розбиття зображення на окремі елементи з одночасною передачею інформації про всі елементи. Згідно цій ідеї, датчик сигналу виконувався у вигляді мозаїки з селенових фотоелементів, на яку за допомогою об'єктиву проектується передаване зображення. Кожний фотоелемент з'єднується провідником, що входить до складу лінії зв'язку, з електричною лампочкою, розташованою у відповідному осередку відтворюючого пристрою. Але для зображення знадобиться дуже багато провідників, адже зоровий нерв ока містить близько мільйона нервових волокон. Це не під силу навіть найсучаснішій техніці.

Для вирішення цього питання знов звернувся до особливостей зір. Після припинення світлової дії на сітківку ока нервове збудження ще якийсь час зберігається, тому винахід ненадовго запам'ятовується. Через це швидкорухомі предмети ми бачимо такими, як розмазані. Проте, саме завдяки такій «недосконалості» зору вдалося створити кіно і телебачення.

Зображення в кіно формується з безлічі кадрів. При швидкій зміні кадрів рух сприймається злитим. В телебаченні послідовно передаються не тільки кадри, але і елементи зображення. Це дозволяє обійтися простою двохдротяною лінією зв'язку. Цей процес називається розгорткою.

Ще в 1880 році студент Порфирій Іванович Бахметьєв (майбутній фізик і біолог) запропонував теоретичну модель приладу для передачі зображення на відстань – названий ним «телефотографом».

І хоча Бахметьєв не побудував цей апарат, а тільки намалював його схему, все ж таки йому належить честь автора ідеї розкладання винаходу на окремі елементи – які потім і «летіли» до телевізійного приймача, де знову складалися в картинку.

Правда, спочатку телебачення пішло по двох різних шляхах: механічного телебачення, і системи з електронною променевою трубкою, створеною викладачем Петербурзького технологічного інституту Розінгом Борисом Львовичем в 1907 році. Її пристрій відомий всім – катодний промінь примушує світитися спеціальний шар на торцевій частині цієї трубки.

Практично ідея передачі елементів винаходу послідовно була вирішена Паулем Ніпковим, який в 1884 році винайшов диск Ніпкова. Цей диск з'явився важливим кроком на шляху рішення проблеми механічного телебачення, але умови для створення працюючої телесистеми ще не настали: чутливість селенового фотоелемента була низкою; лампи розжарювання через свою інерційність виявилися непридатними для використовування у відтворному пристрої, тому система з диском Ніпкова була реалізована тільки в 1925 році Дж. Бердом (Англія) і Ч.Ф. Дженкинсом (США), а в 1926 році А.С.

Терменом (СРСР).

З 1931 по 1935 рік в містах СРСР велися телепередачі з числом рядків 30.

У 1887 році Генріх Герц (Німеччина) відкрив зовнішній

фотоефект, на основі якого були створені високочутливі безінерційні вакуумні фотоелементи. В тому ж році К.Ф. Браун (Німеччина) помістив в катодну трубку флюоресцируючий екран і систему електродів, що дозволяють відхилювати електронний промінь і рухати його по екрану. Так з'явилася основа для створення безинерционных фотоелектричних і електросвітлових перетворювачів.

Ще одне важливе відкриття цього року пов'язано з ім'ям Р. Герца, який провів ряд дослідів, які довели існування таємних електричних магнітних хвиль, передбачених Фарадєєм і Максвелом.

У 1892 році Вільям Крукс (Англія) виказав думку про те, що електромагнітні хвилі і наявні технічні засоби для їх генерації і прийому дозволяють виконати бездротове телеграфування.

Так, в 1898 році наш співвітчизник М. Фальдне винайшов прилад для електричної передачі зображень без приводів. У всьому ланцюзі радіозв'язку відчувалася слабка ланка – відсутність ефективних пристроїв для стабільної генерації і посилення електричних коливань.

А у 1907 році де Форест (США) винайшов трьохелектродну лампу, названу ним «аудион».

Винахід електронної лампи зробив революцію в радіотехніці. В 1913 році вперше були одержані незгасаючі коливання високої частоти за допомогою лампового генератора. Радіотехніка стала ламповою.

У 1907 році Б.Л. Розинг (Росія) запатентував «спосіб передачі зображень на відстань». Особливість винаходу була в тому, що вперше як відтворюючий пристрій була застосована електроннопроменева трубка (ЕЛТ), а це означало принципово новий напрям в побудові телесистеми (телебачення з електронною променевою трубкою).

Б.Л. Розинг удосконалив для цієї мети трубку Брауна, ввівши в неї електроди, що забезпечують модуляцію електронного променя по інтенсивності.

22 травня 1911 року Розінг публічно продемонстрував прийом зображення, що складається з 4-х світлих смуг на темному фоні. Б.Л. Розинг за це відкриття був названий батьком електронного телебачення.

Перша пропозиція по вживанню електропроменя для фотоелектричного перетворення виказав інженер А.А. Кембел – Свінток (Англія) в 1908, а через три роки він привів принципову схему повністю електронної схеми передачі зображення.

Одне з кардинальних питань розвитку телебачення – використовування в телевізійних датчиках ефекту накопичення світлової енергії у вигляді електричних зарядів, був чітко сформульований в 1928 році Ч.Ф. Дженкинсом: дана мозаїка з фотоелементів, аноди яких сполучені між собою, а в ланцюзі послідовно включені місткості опору. При роботі цього приладу (схеми) заряджають конденсатори протягом часу передачі всіх елементів (тобто кадру), а розряджаються – за короткий час передачі одного елементу. Ідеальна система з накопиченням в порівнянні з системою миттєвої дії дає виграш, рівний числу елементів розкладання. Проте яких-небудь форм реалізації цієї ідеї Ч. Дженкинс не вказав.

У 1931 році незалежно один від одного подано дві заявки на винахід передаючої телевізійної трубки. Одна з них належить нашому співвітчизнику С.І. Катаєву, а друга – американцю російського походження В.К. Зворикину.

Перший зразок трубки, розроблений В.К. Зворикиним, був випущений в 1932 році в США під назвою «іконоскоп». Аналогічні трубки в СРСР розроблені в 1934 році.

П.В. Шмаков і П.В. Тімофєєв (СРСР) в 1933 році запропонували телепередаючу трубку з перенесенням зображення, названу, «суперіконоскопом», а в 1938 році Г.В. Браунде винайшов двосторонню мішень, що стала основним елементом суперіконоскопа – найчутливішої трубки того часу. Її поява дозволила в 1937 році створити перші телецентри в СРСР – в Ленінграді із стандартом розкладання 240 рядків і в Москві із стандартом 343 рядки. В 1941 році був прийнятий стандарт розкладання 441 строки. Після війни Московський телецентр першим в Європі відновив віщання за старим стандартом, а з 1948 року почав вести передачі із стандартом розкладання 625 рядків.

У нинішній час телебачення дуже широко поширено. З'явилися нові технології, які підвищили якість зображення, нові види телевізорів: проекційні, рідкокристалічні і ін. Також збільшилися розміри діагоналей, що доходять до 40 дюймів і більше.

Також підвищилася частота подачі зображення – до 100 Гц, що зняло навантаження з очей. Також відбулася революція в передачі самого зображення: зараз дуже поширені цифрові технології і телебачення у багатьох випадках грунтується саме на них і т.д.

Телебачення стало невід'ємною частиною нашого життя і продовжує стрімко розвиватися. Особливі успіхи в цій справі у японських фахівців.

Ми часто лаємо телебачення, але майже в кожній квартирі на почесному місці розміщується апарат, який став невід'ємною частиною нашого життя.

Історія і розвиток радіотехніки

Предметом електронної техніки є теорія і практика вживання електронних, іонних і напівпровідникових приладів в пристроях, системах і установках для різних областей народного господарства. Гнучкість електронної апаратури, високі швидкодії, точність і чутливість відкривають нові можливості в багатьох галузях науки і техніки.

Радіо (від латинського ―radiare‖ – випромінювати, випускати проміння) – перша цеглина у фундамент радіотехніки заклав датський професор Р. Ерстед, який показав, що навкруги провідника із струмом виникає магнітне поле. Потім М.Фарадей (Англія) довів, що магнітне поле – електричний струм. В другій половині ХІХ століття його співвітчизник і послідовник Д. Максвел довів, що змінне МП, порушуване електричним струмом, створює електричне поле, яке створює МП і т.д. Це явище одержало назву електромагнітна хвиля. Максвел затверджував, що хвилі світла подібні тим, що виникають навкруги дроту, в якому є змінний струм. Вони відрізняються один від одного тільки завдовжки.

Довші хвилі одержав в 1888 році Р. Геру, але не знайшов їх вживання. Це зробив російський учений А.С. Попов. Він створив прилад для виявлення і реєстрації електричних коливань – радіоприймач. В цей же час, але тільки трохи пізніше, інший вчений італієць Марконі теж створив радіо незалежно від Попова. Але він раніше Попова запатентував його, – тому багато хто на заході вважає його винахідником радіо. Але більшість учених в світі і, особливо в Росії, вважають, що саме Попів був піонером радіотехніки.

Перший радіоприймач Попова мав дуже простий пристрій: батарея, електродзвінок, електромагнітне реле і скляна трубка з металевою тирсою всередині – кочегар. Передавачем служив іскровий розрядник, що порушував коливання ЕМ в антені, яку Попів вперше використовував для бездротового зв'язку.

Продовжуючи досліди і удосконалюючи прилади А.С. Попов поступово збільшував дальність дії радіозв'язку. З того часу радіо дуже міцно увійшло до нашого життя так само, як і телебачення, ставши новим прогресивним видом зв'язку. У наш час радіо також швидко розвивається: створюються нові моделі радіо, які розмірами трохи більше сірникової коробки, будуються нові супермогутні радіостанції, які віщають по всьому світу. Радіо зараз є в кожному будинку і без нього життя практично неможливо собі представити.

Розвиток електроніки після винаходу радіо можна розділити на три етапи: радіотелеграфний, радіотехнічний і етап власне електроніки.

У перший період (близько 30 років) розвивалася радіотелеграфія і розроблялися наукові основи радіотехніки. З метою спрощення пристрою радіоприймача і підвищення його чутливості в різних країнах велися інтенсивні розробки і дослідження різних типів простих і надійних розкривачів високочастотних коливань – детекторів.

У 1904 р. була побудована перша двохелектродна лампа (діод), яка дотепер використовується як детектор високочастотних коливань і випрямляч струмів технічної частоти, а в 1906 р. з'явився карборундовый детектор

Трьохелектродна лампа (тріод) була запропонована в 1907 р. В 1913 р. була розроблена схема лампового регенеративного приймача і за допомогою тріода були одержані незгасаючі електричні коливання. Нові електронні генератори дозволили замінити іскрові і дугові радіостанції ламповими, що практично розв'язало проблему радіотелефонії. Упровадженню електронних ламп в радіотехніку сприяла перша світова війна. З 1913 р. по 1920 р. радіотехніка стає ламповою.

Перші радіолампи в Росії були виготовлені Н.Д. Папалексі в 1914 р. в Петербурзі. Через відсутність досконалого відкачування вони були не вакуумними, а газонаповненими (з ртуттю). Перші вакуумні приймально-підсилювальні лампи були виготовлені в 1916 р. М.А. Бонч-Бруєвічем. Бонч-Бруєвіч в 1918 р. очолив розробку вітчизняних підсилювачів і генераторних радіоламп в Ніжегородськой радіолабораторії. Тоді був створений в країні перший науковорадіотехнічний інститут з широкою програмою дій, що привернув до робіт в області радіо багатьох талановитих учених, молодих ентузіастів радіотехніки. Ніжегородськая лабораторія стала справжньою кузнею кадрів радіофахівців, в ній зародилися багато напрямів радіотехніки, що надалі стали самостійними розділами радіоелектроніки.

У березні 1919 р. почався серійний випуск електронної лампи РП. В 1920 р. Бонч-Бруєвіч закінчив розробку перших в світі генераторних ламп з мідним анодом і водяним охолоджуванням потужністю до 1 кВт, а в 1923 р. – потужністю до 25 кВт. У Ніжегородській радіолабораторії О.В. Лосєвим в 1922 р. була відкрита можливість генерувати і усилювати радіосигнали за допомогою напівпровідникових приладів. Їм був створений безламповий приймач – кристадин. Проте в ті роки не були розроблені способи здобування напівпровідникових матеріалів, і його винахід не набув поширення.

У другий період (близько 20 років) продовжувало розвиватися радіотелеграфування. Одночасний широкий розвиток і вживання здобуло радіотелефонування і радіомовлення, були створені радіонавігація і радіолокація. Перехід від радіотелефонування до інших областей вживання електромагнітних хвиль став можливий завдяки досягненням електровакуумної техніки, яка освоїла випуск різних електронних і іонних приладів.

Перехід від довгих хвиль до коротких і середніх, а також винахід схеми супергетеродина зажадали вживання ламп більш вчинених, ніж тріод. В 1924 р. була розроблена екранована лампа з двома сітками (тетрод), а в 1930-1931 р.р. - пентод (лампа з трьома сітками). Електронні лампи сталі виготовляти з катодами непрямого підігріву. Розвиток спеціальних методів радіоприйому зажадав створення нових типів багатосіткових ламп (змішувачів і частотно-перетворювальних в 1934 - 1935 р.р.). Прагнення зменшити число ламп в схемі і підвищити економічність апаратури привело до розробки комбінованих ламп.

Освоєння і використовування ультракоротких хвиль привело до удосконалення відомих електронних ламп (з'явилися лампи типу "жолудь", металокерамічні тріоди і маячкові лампи), а також розробки електровакуумних приладів з новим принципом управління електронним потоком – магнетронів багаторезонаторів, клістронів, ламп хвилі, що біжить. Ці досягнення електровакуумної техніки зумовили розвиток радіолокації, радіонавігації, імпульсного багатоканального радіозв'язку, телебачення і ін.

Одночасно йшов розвиток іонних приладів, в яких використовується електронний розряд в газі. Був значно вдосконалений винайдений ще в 1908 р. ртутний вентиль. З'явилися газотрон (1928-1929 р.р.), тиратрон (1931 р.), стабілітрон, неонові лампи і т.д.

Розвиток способів передачі зображень і вимірювальної техніки супроводжувався розробкою і удосконаленням різних фотоелектричних приладів (фотоелементи, фотоелектронні помножувачі, що передають телевізійні трубки) і електронографічних приладів для осцилографів, радіолокації і телебачення.

У ці роки радіотехніка перетворилася на самостійну інженерну науку. Інтенсивно розвивалися електровакуумна промисловість і радіопромисловість. Були розроблені інженерні методи розрахунку радіотехнічних схем, проведені широкі наукові дослідження, теоретичні і експериментальні роботи.

І останній період (60-і–70-і роки) складає епоху напівпровідникової техніки і власне електроніки. Електроніка упроваджується у всі галузі науки, техніки і народного господарства. Будучи комплексом наук, електроніка тісно пов'язана з радіофізикою, радіолокацією, радіонавігацією, радіоастрономією, радіометеорологією, радіоспектроскопією, електронною обчислювальною і управляючою технікою, радіоуправлінням на відстані, телевимірюваннями, квантовою радіоелектронікою і т.д.

У цей період продовжувалося подальше удосконалення електровакуумних приладів. Велику увагу надається підвищенню їх міцності, надійності, комплексу проблем і методів, пов'язаних з проектуванням і виготовленням електронної апаратури в мікромініатюрному виконанні за рахунок повного або часткового виключення дискретних компонентів.

Основною тенденцією мікромініатюризації є «інтеграція» електронних схем, тобто прагнення до одночасного виготовлення великої кількості елементів і вузлів електронних схем, нерозривно зв'язаних між собою. Тому з різних областей мікроелектроніки найефективнішою виявилася інтегральна мікроелектроніка, яка є одним з головних напрямів сучасної електронної техніки. Зараз широко використовуються понад великі інтегральні схеми, на них побудовано все сучасне електронне устаткування, зокрема ЕОМ і т.д.

Контрольні питання:

1. Коли і де зароджувалося телебачення?

2. Зародження механічного телебачення, його автори і шляхи його розвитку.

3. Зародження електронного телебачення, коли і де воно зароджувалося?

4. Внесок вітчизняних інженерів в появі телебачення.

5. Внесок іноземних учених і інженерів в створення і розвиток телебачення.

6. Коли і ким були розроблені основи радіо?

7. Який внесок в створення перших радіоприймачів Попова А.С.?

8. У чому полягає роль італійського інженера Марконі?

9. Яка роль телебачення і радіо у теперішній період часу?

Рекомендована література щодо теми № 12 1. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрезер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд-во «Аристей», 2003.

ТЕМА 13. ІСТОРИЧНА РОЛЬ ІНЖЕНЕРІВ І ВЧЕНИХ В ПОЯВІ І РОЗВИТКУ ВЕРСТАТОБУДУВАННЯ.

План лекції

1. Роль вітчизняних інженерів у створенні перших верстатів.

2. Подальший розвиток верстатобудівництва у світі.

3. Вклад вчених в утворенні та розвитку науки верстатобудівництва.

4. Завдання у справі створення автоматизованого металообробного устаткування.

Верстатобудування – ведуча галузь машинобудування, що створює для всіх галузей народного господарства металообробні і деревообробні верстати, автоматичні і напівавтоматичні лінії комплексно-автоматичного виробництва для виготовлення машин, устаткування і виробів з металу, ковальсько-пресове, ливарне і деревообробне устаткування.

Поява металоріжучих верстатів пов'язана з розвитком великого капіталістичного виробництва, з організацією перших промислових підприємств заводського типу. Широке розповсюдження машинзнарядь, а потім і парових машин додало підвищення точності обробки деталей. Ця задача могла бути вирішена тільки з винаходом машин для виробництва машин і в першу чергу металоріжучих верстатів з механічним супортом. Створення механічного супорта відноситься до початку XVII ст. Російський механік А.К. Нартов в 1738 р. побудував перший в світі верстат з механічним супортом і набором змінних зубчатих коліс. Нартов і інші російські майстри (М. Сідоров-Красильніков, З. Шелошніков, Я. Бятіщев) сконструювали в XVIII ст. ряд металоріжучих верстатів (верстати для свердлення стовбурів гармат, різні агрегатні верстати).

Проте винаходи російських майстрів не могли одержати широке вживання і популярності, оскільки потреба у феодально-кріпосній Росії в невеликій кількості машин (головним чином для виготовлення озброєння) забезпечувалося окремими невеликими заводами.

Кінець XVIII ст. початок XVII ст. були переломними і період в процесі вдосконалення різних видів металообробного устаткування. Розповсюдження металу, як основного конструкційного матеріалу, зажадало істотну модернізацію металообробних верстатів. Привід існуючих верстатів виявився дуже малопотужним і для обробки металу, а зусилля руки, що тримає різець, недостатнє, щоб знімати велику стружку із заготівки. В результаті цього обробка металу виявлялася малоефективною. Необхідно було замінити руку робітника спеціальним механізмом, а мускульну силу людини – більш могутнім двигуном.

Створення механічного супорта поклало початок широкому вживанню верстатів. Для роботи на немеханізованому верстаті, не дивлячись на його простоту, необхідно було, крім чисто професійного уміння, володіти недужою силою, щоб утримати в руках різець при обробці металу. Будь-яке несподіване відхилення від необхідної форми в результаті випадковостей, якогось поштовху і т.п., часто приводило до необхідності переточувати деталь по всій довжині.

До ідеї механізованого пересування різця машинобудівники йшли довго. Вперше ця ідея виникла при рішенні таких технічних задач, як нанесення різьблення, складних узорів на предмети розкоші, виготовлення зубчатих коліс і т.д. Для отримання різьблення на валу, наприклад, необхідно було спочатку провести розмітку; цього звичайно досягали, навиваючи на вал паперову стрічку потрібної ширини, по краях якої на вал наносили контур майбутнього різьблення. Після розмітки валу відливали по контуру уручну напилком. Це тривалий, складний і трудомісткий процес; крім того, одержувана якість далеко не завжди бувала задовільною, оскільки абсолютна відповідність розмірів і форм зубів різьблення важкодосягаєма.

У Великобританії в кінці XVIII ст. склалися сприятливі умови для розвитку машинного виробництва машин. До 1790 р. відносяться роботи англійського механіка Г. Модслі по створенню верстата з механічним супортом. Механічний супорт, перенесений з токарного на інші металоріжучі верстати, поклав початок верстатам з розвиненим виконавчим механізмом.

У середині XVIII ст. ідея механізованого пересування різця була втілена в різних конструкціях верстатів годинникових майстрів. Проте всі ці верстати мали недолік – вони були спеціалізованими і їх використовування в провідних галузях промисловості, що формувалася тоді, було скрутне. Цю технічну проблему можливо було розв'язати створенням універсального верстата з супортом.

Друга половина XVIII ст. ознаменувалася різким збільшенням сфери вживання металоріжучих верстатів і пошуками задовільної схеми універсального токарного верстата, який міг використовуватися в різних цілях і дозволяв вирішити цілий комплекс технічних задач. Подібно тому, як на базі більш ранніх пароатмосферних машин Дж.Уатт створив свій універсальний двигун, універсальний токарний верстат будувався з використанням досвіду експлуатації перших верстатів з механізованим пересувним стопором.

У 1751 р. Ж. Вокансон у Франції побудував дуже цікавий верстат, який за своїми технічними даними вже був схожий на універсальний. Він був виконаний з металу, мав могутню систему, два металевих центри, два спрямовуюча V-образної форми, механізоване переміщення мідного супорта в подовжньому і поперечному напрямах. В той же час в цьому верстаті була відсутня система затиску заготівки в патроні, не дивлячись на те, що цей пристрій вже існував в більш ранніх конструкціях верстатів французьких годинникових майстрів. Заготівка на верстаті Вокансона кріпилася в центрах, доступ до яких був утруднений стійками, що знаходилися з обох боків.

У 1778 р. англієць Д. Ромсден запропонував два типи верстатів для нарізування різьб. В першому верстаті уздовж деталі, що обертається, по паралельним спрямовуючих пересувався алмазний ріжучий інструмент, переміщення якого задавалося обертанням еталонного гвинта. Верстат дозволяв при одному еталоні одержувати гамму різьб за рахунок змін шестерень. Другий верстат давав можливість виготовляти різьблення з різним кроком на деталі більшої довжини, ніж довжина самого еталона. Різець просувався уздовж заготівки за допомогою струни, що накручувалася на центральну шпонку. Ці верстати вже включали елементи універсального токарного верстата, але все таки вони не могли використовуватися як універсальні.

На процес створення таких верстатів впливали досвід виготовлення і експлуатації інших видів металообробного устаткування. До них відносяться свердлувальні і стругальні верстати. До середини XVIII ст. використовувалися досить прості типи верстатів, які застосовувалися головним чином в збройових майстернях.

Повністю розв'язати проблему розточки циліндра практично будьяких розмірів вдалося тільки англійському механіку Д. Вілкинсону в 1775 р., коли він побудував на Бершемському заводі верстат, в якому борштанга закріплювалася з двох сторін в жорстко закріплених підшипниках ковзання і пересувалася уздовж циліндра за допомогою гвинтової передачі. Верстат повністю задовольняв Уатта, оскільки на ньому розточувалися деталі діаметром більше 1 м, причому зазор між циліндром і поршнем не перевищував товщини монети (приблизно 1,5 мм). Це вважалося тоді непоганим результатом.

Надалі основні типи металоріжучих верстатів були сконструйовані в Німеччині, Франції і ін. країнах. Так наприклад в 1820-1830 р. американець Э. Уіткі розробив для збройових заводів Кольта декілька конструкцій фрезерних верстатів, в 1829 патент на фрезерний верстат був виданий на Дж. Несміта, власника великих англійських машинобудівних заводів, в 1861 р. – патент на вдосконалений фрезерний верстат на ім'я американської фірми «Браун і Шарп». До другої половини XIX ст. були в основному розроблені моделі фрезерних, револьверних, стругальних, довбальних і ін. верстатів головним чином для задоволення потреб залізно-дорожнього будівництва і океанського пароплавства, що почалося у той час.

У Росії першим підприємством по виробництву металообробних верстатів був завод Берде в Петербурзі (1790). В 1815 р. металоріжучі верстати став випускати Тульський збройовий завод. В 1824 р. в Петербурзі був побудований завод Іліса для виготовлення парових машин і верстатів.

У 1778 р. Уатт починає працювати над винаходом машин з безперервним обертанням. В результаті була створена машина подвійної дії, яка і з'явилася універсальним паровим двигуном. Був найбільш поширений токарний, так званий лучковий верстат, але пізніше з винаходом токарного верстата з супортом набагато підвищила його продуктивність.

Перший верстат з супортом (украй не вчиненим) був виготовлений в майстерні Брама в 1794-1795 рр. В 1797 Модслі побудував перший працездатний верстат на чавунній машині з самохідним супортом. Верстат служив для нарізки гвинтів, а також використовувався для обробки деталей замків. Надалі Модслі продовжував удосконалити свій токарний верстат. В 1797 р. він побудував токарно-гвинторізний верстат із змінним ходовим гвинтом. Самохідний верстат Модслі, що пропонувався для гвинторізних робіт, незабаром виявився незамінною машиною в будь-якій токарній роботі. З виготовленням супорта починають удосконалюватися і перетворюватися на машини всі металообробні верстати.

На заводі Модслі була застосована вже машинна система виробництва у формі з'єднання трансмісіями великої кількості робочих машин, що приводяться в рух універсальними тепловими двигунами. Генрі Модслі випускав зразкові токарні, а потім і механічні верстати.

У верстатобудуванні ХІХ ст. панували п'ять основних типів верстатів: токарні, застосовувалися для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь тіл обертання; строгальні (і довбальні), що застосовувалися для обробки площин виробів, а також для расмочки, нарізки різьблення; фрезерні, які уживалися для обробки особливо точних деталей, а так само, для обточування фасону і нарізування різьблення; і шліфувальні верстати, для оброблювальння деталей найрізноманітнішої форми абразивними матеріалами і інструментами.

Пізніше всі ці верстати одержали подальший розвиток, механічний супорт теж одержав подальший розвиток. Рух супорта був автоматизований. Виникли верстати-автомати і напівавтомати.

У верстатобудуванні з'являються нові винаходи в області створення електроприводів з автоматичним управлінням подачі робочого інструменту. Були створені, наприклад, нові системи копіювальних верстатів (зокрема, американські копіювальні верстати типа Келлер, а потім системи Т.Н. Соколова в СРСР.)

У 1680 р. Подіні Тапен створив паровий двигун, який приводив в рух верстати, паровози, пароплави і навіть перші автомобілі.

Створення верстатів промислового призначення.

Створення механізації процесу різання металу була вирішена до кінця XVIII в. До того на різних видах устаткування застосовували окремі елементи: рухомі супорта, що переміщувались ходовим гвинтом, змінні шестерні для отримання різних величин подач при одному еталонному ходовому гвинту, декілька видів задніх бабок з центрами. Системи кріплення деталі в патроні і т.д. Для створення універсального токарного верстата необхідно було вдало об'єднати ці елементи в єдине ціле.

Таке рішення було запропоновано Генрі Модслі, який, удосконалюючи попередні зразки, створив універсальний токарний верстат. Він з'явився родоначальником школи машинобудівників. Ним і його послідовниками на основі універсального токарного верстата був створений ряд верстатів різного призначення, що зіграли велику роль в розвитку англійського машинобудування.

Одним з учнів і продовжувачів справи Г. Модслі був Р. Робертс. Спочатку він працював на заводі Велькинсона, потім токарем і механіком біля Модслі в перебігу двох років, а потім заснував свою справу в Манчестері. Робертс поліпшив токарний верстат, розташував ходовий гвинт перед станиною (як і зараз), додав зубчатий перебір, ручки управління виніс на передню частину верстата таким чином, що включення передачі, перемикання і реверсування здійснювалися дуже просто. Верстат використовували не тільки для нарізування резьб, але і для точіння. Цей верстат працював до 1909 р., на ньому могли оброблятися деталі до 6 фунтів і до 19 дюймів діаметром.

У 1817 р. Р. Робертс побудував продольно-стругальний верстат з ручним приводом. Помітимо, до речі, що в досить великому цеху Робертса в 1821 р., в якому було близько дюжини верстатів, не було ніякого двигуна і він наймав трьох чоловіків, щоб вони приводили у рух верстат уручну.

Інший видатний механік Д. Клемент, що працював близько року біля Броми, після його смерті перейшов до Модслі керівником креслярів, а в 1817 р. теж заснував власну справу. Продовжував принципи стандартизації нарізок в нитках на дюйм, який почав проводити у життя Модслі, Клемент удосконалив мітчики порізавши на ньому жолоби на спеціальному пристосуванні своєї конструкції. У такому вигляді мітчики використовуються до теперішнього часу.

У 1830 р. Д. Фокс, щоб не знижувати точність ходового гвинта унаслідок спрацьовування його в процесі точіння, ввів в конструкцію токарного верстата рейку для подачі супорта, зберігши ходовий гвинт, який тепер використовували тільки при нарізуванні різьблення.

Довжина верстата була 22 фути, на ньому могли оброблятися деталі до 27 дюймів діаметром. Верстати Фокса експортувалися до Німеччини, Франції, Польщі.

Історія металоріжучих верстатів показує, що багато хто з них створювався на основі запозичення досвіду виготовлення вдосконаленого токарного верстата.

Найбільш наочно це можна показати на прикладі групи фрезерних верстатів. Перші їх прототипи використовувалися французькими вартовими майстрами з кінця XVII ст. Опис верстата даний у роботі французького інженера Н. Біона, опублікованої в 1709 р. Опис декілька більш досконалих варіантів подібного верстата зустрічається і пізніше в книгах Ф. Берті (1763 р.), Л. Леупольд (1724 р.), А. К. Нартова (1742 р.). В 1782 р. Вокансон використовував фрезерний верстат, фреза якого була схожа на круглий напилок. Проте ці типи верстатів не набули поширення.

Найпримітніші фрезерні верстати, що з'явилися в перших десятиріччях ХІХ ст. Винахід цього верстата приписують декільком особам. Перші типи фрезерних верстатів (Е. Уїтні, 1820 г.; Д. Несміт, 1830 р.) були спеціалізованими токарними верстатами з дещо низовинною схемою обробки; фреза вставлялася в патрон, а деталі кріпилися на місці каретки. Обидва станка мали поперечну подачу. Верстат Несміта був більш удосконаленим – деталь кріпилася на обривку з пристосуванням для повороту її на 60 °, фреза охолоджувалася водою.

Винахід декількох важливих типів металообробних машин пов'язаний з ім'ям одного послідовника Р. Модслі, Д. Несміта. У відмінності від інших послідовників Модслі він дістав хорошу освіту і став відомий не тільки своїми винаходами, але і по популяризації технічних знань. Зокрема він написав вступ до виправленої і доповненої книги Р. Буханана, що вийшла в першому десятиріччі ХІХ ст. і витримала п'ять видань. Ця книга-довідник довгий час була основним підручником по металообробці. Найкрупнішою роботою Д. Несміта було створення парового молота.

У результаті спеціалізації верстатобудування була досягнута небувала у той час точність обробки деталей, що доходила тепер до десятої частки міліметра. Завдяки цьому стало можливим виробництво найскладніших машин, механізмів, приладів і інструментів. Крім того вузька спеціалізація у багато разів прискорила сам процес виготовлення деталей машин, і, отже, приводила до колосального збільшення продукції, що випускається. На початку ХХ ст. машинобудування стало переходити на рейки масового виробництва.

Спеціалізація машинобудування сприяла упровадженню в нього автоматики, оскільки звуження функцій верстата привело до спрощення виконуваних їм операцій і тим самим створювало сприятливі умови для упровадження автоматичних процесів. Проте автоматизація у верстатобудуванні не придбала у той час пануючого положення.

Попит, що ріс, на різні машини з боку транспорту, будівництва, військової справи, металургії гірської справи, енергетики і інших галузей промисловості створив сприятливі передумови для розвитку машинобудування. Високоякісна сталь, поставлялась металургією, що розвивалась, забезпечувала машинобудування основним матеріалом, необхідним для розвитку техніки виробництва машин.

Зростаюче значення машин у різних галузях виробництва викликало інтенсивний розвиток власне машинобудування – верстатобудування. Верстати є основа виробництва машинами. Призначенням металоріжучої верстата є обробка заготівки металу з ціллю отримання виробу певних геометричних розмірів форми і якості.

У верстатобудуванні кінця 19 століття панували п'ять основних типів верстатів:

- токарні, що застосовувалися для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь тіл обертання (конус, циліндр, сфера);

- стругальні (і довбальні), що застосовувалися для обробка площин виробів;

- свердлувальні, які призначалися для обробки і свердлення отворі, а також для розточування і нарізки різьблення;

- фрезерні, що уживалися для обробки особливо точних деталей, а також для обточування фасону і нарізування різьблення;

- шліфувальні, що оброблювали деталі найрізноманітнішої форми абразивними матеріалами і інструментами.

Передумови створення автоматичного устаткування.

Автоматичний токарний верстат був створений в США, де розвиток техніки обробки металу почався пізніше ніж в Європі. Перші металоріжучі верстати, виготовлені в цій області, були вельми невчинені в порівнянні з верстатами Г. Модслі і його учнів.

У першій половині ХІХ ст. станини американських верстатів були дерев'яними, з укріпленими на них залізними спрямовуючими. Відсутність досвідчених верстатобудувань і необхідність використовування металоріжучих верстатів на підприємствах, що випускають продукцію з взаємозамінними деталями (перш за все на збройових заводах), приводили до упровадження простих верстатів і пристосувань, що призначалися спеціально для виконання окремої конкретної операції.

Якість американських верстатів в другій половині ХІХ ст. була вже високою. Верстати випускалися серійно, причому вводилася повна взаємозамінність деталей і блоків верстатів однієї форми. Рухомі частини підганялися не одна до однієї, а до спеціальних шаблонів, що забезпечують їх ідеальність. При поломці деталей достатньо був виписати із заводу аналогічну і замінити її без щонайменшої підгонки. Щоб скоротити ручну працю (при неможливості ліквідовувати його зовсім), деталі заздалегідь обробляли на санках, наприклад, на заводах «Пратт энд Віпті» площини для супорта токарних верстатів спочатку фрезерували, потім стругали і потім «прискабливали» до шаблонів.

У другій половині ХІХ ст. були введені елементи, що забезпечують повну механізацію обробки – блок автоматичної подачі по обох координатах, досконалу систему кріплення різця і деталі. Режими різання і подач змінювалися швидко і без значних зусиль. В токарних верстатах були елементи певного розміру, система автоматичного регулювання швидкості лобового точіння і т.д.

Проте основною причиною прискорення прогресу американського верстатобудування був не розвиток традиційного токарного верстата, який взагалі принципово поліпшений бути вже не міг, а створення його модифікації – револьверного верстата.

Потреба в створенні такого верстата була пов'язана з переходом в кінці першої половини ХІХ ст. від кременевого озброєння до ударної капсульної зброї. Для цього була потрібна велика кількість гвинтів, і для їх виробництва З. Фіті, що узяв в уряді контракт на випуск 30 тис. пістолетів, спроектував і побудував в 1845 р. револьверний верстат з 8 ріжучими інструментами в револьверній головці. В 1858г. Г. Смочн запропонував іншу схему револьверного верстата. Відзначимо, що це устаткування дозволяло обходиться невеликим числом досвідчених наладчиків і використовувати некваліфіковану робочу силу при збереженні високої продуктивності.

Основною перевагою револьверних верстатів з'явилося різке зменшення часу, необхідного для зміни ріжучого інструменту. Револьверні верстати ХІХ ст. мали звичайно два супорти – один відрізний, мав одну тільки поперечну подачу, а другий – прохідний, мав тільки подовжню подачу, на другому кріпився револьверний патрон, несучий (у той час) до 10 інструментів. Після однієї операції різання і відведення різця в початкове положення патрон було необхідне повернути для введення в дію нового різця. В загальному випадку у функцію робітника входить поворот різцевого патрона, подача і кріплення матеріалу і ріжучого інструменту. Пересування подовжнього супорта звичайно обмежувалося упорами і тому не вимагало високої кваліфікації робітника. Всі технологічні операції тут нескладні і легко могли бути замінені автоматизованими вузлами. Отже, револьверний верстат відносно легко міг бути перетворений на верстат – автомат.

Тенденція автоматизації металоріжучого устаткування в США стимулювалися рядом чинників. Серед них економічні чинники займали очолююче місце. Простота управління цими верстатами дозволяла використовувати некваліфіковану і дешеву робочу силу – жінок і підлітків, які могли обслуговувати декілька верстатів одночасно. Важливим було так само те, що в період громадянської війни 1861-1865 рр. зріс попит на вогнепальну зброю, а брак кваліфікованого робітника стримував зростання його виробництва. Виходом з цього положення було створення верстатів – автоматів. Успіхи автоматизації окремих елементів металообробних токарних і револьверних верстатів-автоматів дозволяли сподіватися на успішне рішення цієї проблеми, особливо якщо врахувати, що в 40-х роках ХІХ ст. були спроектовані і успішно застосовувалися деревообробні автомати (До. Віппль, 1842 г; Т. Споан, 1846 р.).

Перший універсальний токарний автомат був винайдений Хр. Спенсером в 1873 р. Він був конструктивно простий, головною його особливістю був кулачковий вал. Хр. Спенсер – автор ще декількох ще більш досконалих типів автоматів.

Винахід і серійний випуск токарних автоматів різних типів означав, що верстатобудування досягло високого рівня розвитку і що можна було чекати випуску автоматів інших технологічних типів металоріжучого устаткування. Таким чином верстатобудування вступало в новий етап свого розвитку – етап вдосконалення автоматичних металоріжучих верстатів.

Інженерна і наукова діяльність в розвитку верстатобудування.

У другій половині 19 століття зароджується і одержує розвиток нова область теоретичних досліджень, що підводить наукову базу під верстатобудування, – теорія різання металів.

Початок наукового вивчення процесу різання металів поклав російський учений І. А. Тіме (1838-1920 рр.), який в своїх роботах сформулював основні закони різання, вважаючи вивчення процесу утворення стружки найважливішим в розвитку цієї науки.

У 1880-1900 роках в працях російського ученого К.А. Зворикіна (1861-1928 рр.) були поставлені основні питання динаміки і механіки процесу різання металів.

Працюючи на строгальном верстаті, К.А.Зворикін ретельно вивчав співвідношення між явищем різання і розмірами стружки, що знімається. Книга К.А. Зворикіна "Робота і зусилля, необхідне для відділення металевих стружок", видана в 1893 році, за справедливим визначенням І.А.Тіме, є "дорогоцінним внеском в російську технічну літературу".

Американський учений Тейлор (1856-1915 рр.) в період з 1880 по 1906 роки встановив емпіричним шляхом режими різання при токарних роботах, що мало велике практичне значення.

Швидко машинобудування, що росло, а також розвиток залізничного транспорту зажадали і раціонального вживання мастила для усунення зносу деталей машин, що викликається тертям. В 1883 році з'явилася робота російського ученого Ч.П.Петрова "Тертя в машинах і вплив на нього рідини", в якій була вирішена одна з найважчих проблем техніки – проблема мастила, що мастить. Створена їм гідродинамічна теорія тертя, тобто теорія тертя між твердими тілами, роз'єднаними шаром мастила, є великим внеском в науку. Н.П. Петров перший сформулював це явище математично і дав методи його точного вимірювання і при будь-якій зовнішній температурі. Експериментально перевіряючи свої висновки, він побудував спеціальний прилад для подолання внутрішнього тертя рідини, продемонстрований їм в 1898 році в Петербурзі.

При рішенні теоретичних проблем виникало вельми істотне питання: про вживання для мастила мінеральних масел і про використовування їх нафтових залишків. Дякуючи Н.П. Петрову величезній кількості нафтових залишків було знайдено обширне поле вживання.

Контрольні питання.

1. Які причини, що викликали пошук верстатів для обробки металу?

2. Де і ким були створені механічні супорти?

3. Як розвивалося верстатобудування в XVIII і XIX століттях?

4. Які типи верстатів були створені і функціонували в кінці XIX і початку ХХ сторіч?

5. Як розвивалося автоматизоване металообробне устаткування?

6. Як розвивалася наукова діяльність в розвитку верстатобудування?

Рекомендована література щодо теми № 13

1. Зворыкин А.А., Осьмова Н.И. и др. История техники. – М.: Изд-во социально-экономической литературы, 1962.

2. Айзенштадт Л.А., Чихаев С.А. Очерки истории станкостроения. – М.: Знание, 1957.

3. Прокопович А.Е. Технический прогресс в станкостроении. – М.: Машиностроение, 1967.

Тема 14. ІНЖЕНЕРНА ДІЯЛЬНІСТЬ ТА ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ВИНАХІДНИЦЬКОЇ СПРАВИ, ПАТЕНТОВЕДЕННЯ, СТАНДАРТИЗАЦІЇ

План лекції

1. Головне завдання інженерної діяльності у розвитку винахідницької справи.

2. Чим регламентується патентне право України.

3. Порядок отримання патенту на винахід в Україні.

4. Головні завдання у справі стандартизації та що воно установлює.

5. Обов’язки інженерів при використанні стандартів.

На попередніх лекціях по icтopiї інженерної діяльності ми зупинялись також на icтopiї появлення тієї чи іншої техніки, того чи іншого виробництва, які найчастіше всього народжувались у результаті відкриттів, винаходів окремих талановитих інженерів, вчених.

В iстopiї техніки багато прикладів, коли один і той же винахід, який зв'язаний з утворенням тієї чи iншої машини, прибору майже одночасно народжується у різних країнах, які можуть бути віддалені на тисячі кілометрів.

Так виникли багаторічні сварки про авторство відкриття чи винахіда. У одній країні або даже частині світу стверджують, що це їх винахід, а у другій країні - що їх.

Прикладом такої сварки може бути свара про авторство винахіда радіо. Ми завжди пишались тим, що радіо утворив Попов А.С. у 1885році 7 травня, коли він на засіданні Російського фізікоматематичного товариства у Петербурзі вперше продемонтрував радіоприймач.

7 травня у CPСP завжди було святом радіо.

Однак А.С.Попов не опублікував докладного звіту про свої дослідження. Російське військове відомство запропонувало засекретити цей винахід.

Через рік після звіту та через два мicяці після його другого звіту у 1887 poці італьянець Г. Марконі взяв патент у Англії на телеграфування без дроту. 3 опису було видно, що радіоприймач Марконі дуже близько відтворив приймач А.С.Попова.

У 1889р. в Англії було створене спеціальне акціонерне товариство по експлуатації винахіда Mapконi.

Таким чином, у СРСР вважали винахідником радіо Попова А.С, а у Західній Європі – Mapконi, як першого, що отримав патент на радіоприймач.

Тому ще з початку минулого XIX сторіччя інженер - винахідник повинен був потурбуватись про те, щоб на свій винахід отримати охоронний документ, що дає йому як технічний пріоретет, так i юридичні права. Винахід стає його властністью. Цією власністью винахідник може розпоряджуватись за власним бажанням.

Розвиток суспільства не можливий без науково - технічного прогресу.

Науково-технічний прогрес – обумовлена дія об'єктивних економічних законів безперервного удосконалення вcіx cтopiн суспільного виробництва та сфери обслуговування на базі розвитку та повсюдного використання досягнень науки та техніки з метою практичного вирішення соціально-економічних та політичних завдань, що є у суспільстві.

Прискорення науково-технічного прогресу неразривно зв'язано з винахідницьким та раціоналізаторсъким рухом.

В епоху науково-технічної революції винахідництво, як і розвиток техніки, безпосередньо залежить від досягнень науки.

Прискорення науково-технічного прогресу засновується на відкриттях та фундаментальних винаходах.

Широке їx використання дає можливість вийти на передові позиції в той чи іншій області. Все нове, прогресивне, у техніці неминуче зв'язано з винаходом.

У теперішній час, як ніколи раніш, однією з важливих вимог виробничої економності є зниження матеріалоємності та зменшення маси конструкції. Це один з головних шляхів боротьби за економію. Інженер, конструктор та любий технічний працівник, який вирішує те чи інше технічне завдання, що стоїть перед ним, повинен завжди працювати так, щоб знайти нове, неординарне технічне вирішення даного завдання. Та коли йому це вдається вiн або підприємство, на якому він працює, зобов'язані потурбуватися про те, щоб пepeвiрити не є це вирішення винаходом. Якщо є впевненість, що це так, то потрібно вирішити питання про одержання охоронного документу на цей винахід. У СРСР – це було авторське свідоцтво, на Україні зараз це патент, який дав автору (або підприємству) право одержувати прибуток від його впровадження.

Патент – документ, який закріплює за його володарем виключне право на винахід. Об'єм прав, які надає патент, визначається формулою винаходу, в якій з потрібною ясністю повинен бути указаний об'єкт охорони.

Отримавши патент, його володар має виключне право: по-перше, на використання та розпорядження винаходом у комерційних цілях (позитивні права) та, по-друге, на заборону всім іншим особам здійснювати таку діяльність (негативні права ).

Патентне право громадян України регламентується законом України "Про охорону прав на винахід та корисні моделі", який запроваджений у дію з липня 1994 року.

Громадяни України та іноземні особи мають право власності на винаходи та корисні моделі, творчою працею яких створено винахід, для чого потрібно одержати патент України. Таке право надається на винаходи, які не суперечать інтересам, принципам гуманності та моралі які відповідають умовам патентування.

Об'єктом патентування може бути: Продукт (пристрій, речовина); Спосіб.

Об’єктом корисної моделі може бути конструктивне виконання пристрою.

Право власності на винахід (корисну модель) засвідчується патентом, термін дії якого 20 років.

Термін дії патенту на корисну модель - 5 років, але він може бути подовжений на термін не більш, як 3 роки.

Винахід відповідає умовам патентоспроможності, якщо вiн є новим, має винахідницький рівень та промислове використання.

Винахід визначається новим, якщо він не є частиною рівня техніки. Об'єкти, які є частиною рівня техніки, для визнання новини винахіда можуть облічуватися лише окремо.

Рівень техніки включає уci відомості, які стали загальнодоступними у світі до дати подання заявки у відомство – Державний комітет з питань інтелектуальної власності (Держпатент України).

Винахід має винахідницький рівень, якщо для спеціаліста він не виникає з рівня техніки.

Винахід визначається промислово здатним, якщо він може бути використаний у промисловості чи у іншій сфері діяльності.

Право на отримання патенту має винахідник та його спадкоємець. Винахіднику належить право авторства, яке є особистим правом та охороняється безтерміново.

Особа, яка бажає отримати патент та має на це право, надає до відомства замовлення, яке повинно складатися на українській мові та повинно містити:

1) Заяву на отримання патенту України на винахід (корисну модель).

2) Опис винаходу.

3) Формулу винаходу.

4) Креслення (якщо на них є посилання у описі).

5) Реферат.

Видача патенту здійснюється Відомством у місячний термін після державної реєстрації патенту.

Права, які надає патент, діють з дати публікації відомостей про його видачу за умови сплати річного збору на підтримку патенту у силі.

Використання винаходу визначається з моменту виготовлення, появи пропозиції до продажу, введення у господарський оборот тощо.

Якщо винахід не використовується або недостатньо використовується в Україні на протязі 3-х років, починаючи з дати публікації відомостей про отримання патенту, то будь - яка особа, що вияве бажання та готовність використати винахід, у випадку відмови власника патенту від укладання ліцензійного договору, має право звернутися до суду з заявою про видачу дозволу на використання винаходу.

Власник патенту у любий час може відмовитися від нього повністю або частково на основі заяви, яка надається до Відомства.

Дія патенту на винахід припиняється у випадку не сплати в установлений термін річного збору на підтримку його у силі.

Річний збip сплачується за кожний рік дії патенту з дати надання заявки. Дія патенту припиняється з першого дня року, за який збip не сплачений.

Будь-яка особа має право запатентувати винахід в іноземних країнах, для чого потрібно попередньо надати заяву у Держпатент України з повідомленням про наміри здійснити таке патентування.

Уci витрати по патентуванню винаходу у іноземних державах несе замовник.

Права на винаходи, що оформлюються патентами, звичайно заведено називати промисловими, а сам патент промисловою власністю.

Порядок видачі патентів на винахід у різних країнах свiтy різний та визначається він законом, що діє у конкретній кpaїнi. Дія патентів у різних країнах обмежується термінами, що встановлюються законами різних держав.

У різних країнах діють різні, але взагалі подібні терміни. Вони коливаються від 5 до 20 poкiв.

Наприклад, в Італії, Великобританії, ФРН, Франції патент діє 20 років, а у США - 17 poків, в Україні - 20 років.

Таким чином, сучасні інженери повинні активно творити, подавати замовлення на отримання патентів. Це обумовить значний внесок у розвиток науково - технічного прогресу. При цьому реально, надійно захистити патентні права як у нас в Україні, так i за кордоном. Зробити це самому винахіднику , звичайно, не під силу, хоча формально право на його стороні.

Реально захист патентних прав у багатьох країнах доступний головним чином лише компаніям, що мають достатні кошти.

На закінчення треба зупинитися на дуже важливій справі, з якою мав справи та буде мати їх завжди кожний інженер - це стандартизація, яка установлює єдині норми та вимоги, що пред'являються до сировини, матеріалам та готовим виробам.

Норми та вимоги оформлюються у вигляді документів, що мають назву стандарт. У колишньому СPCP діяли державні стандарти (Держстандарти), які були обов'язковими для вcіx підприємств та організацій. Ці держстандарти (у більшості своїй) поки ще діють на Україні. Зараз практично на любу продукцію промисловості є свій стандарт, який треба обов'язково виконувати. Не виконання його суворо карається.

Кожний інженер зобов'язаний знати необхідні для праці держстандарти та уміло їx використовувати.

Контрольні питання

1. Що таке патент та хто його повинен отримувати?

2. Яке патентне право діє у сучасній Україні?

3. Порядок отримання патенту на винахід?

4. Строк дії патенту та які права і обов’язки утримувачів патентів?

5. Що таке стандарт і для чого він потрібний?

Рекомендована література до теми № 14

1. Закон України „Про охорону прав на винахід та корисні моделі‖, 1994 р.

Список рекомендованої літератури

1. Мартынюк И.О. Инженер в зеркале времени, - Киев,

Видавництво політлетератури, 1998

2. Зворыкин А.А., Осьмова Н.И., Чернышов В.И., Шукарин С.В. История техники – М.: Изд – в социально – экономической литературы, 1962

3. Развитие химической промышлености в СССР, в 2-х томах. – М.: Наука, 1987

4. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд – во «Аристей», 2003

5. Корниенко А.Н. ―У истоков ―электрогефеста‖. – М.: Машиностроение, 1987

6. Борисов Ю.И. Лазер служит человеку. – М., Энергия, 1973

7. Радунская И. Люди и работа. – М.: Советская Россия, 1986

8. Боголюбов А.Н. Машина и человек. – Киев: Видавництво ―Наукова думка‖, 1970

9. Малиновский Б.Н. История вычислительной техники в лицах. – Киев: Фирма ―К и Т‖, 1995

10. Айзенштадт Л.А., Чихаев С.А. Очерки истории станкостроения. – М.: Знание, 1957

11. Прокопович А.Е. Технический прогресс в станкостроении. – М.: Машиностроение, 1967

12. Уманский С.П. Космонавтика сегодня и завтра. – М.: Знание, 1986

13. XX век: последние 10 лет / под ред. Л.Брауна. – М.: Прогресс. – Пантея, 1992

Навчальне видання

Конспект лекцій з дисципліни

«Історія інженерної діяльності»

Для студентів спеціальності 7.090220 «Обладнання хімічних виробництв та підприємств будівельних матеріалів»

Укладач Іван Іванович Багрінцев

Підписано до друку _____________

Формат 60х84 1 10 . Папір друкарський. Гарнітура Times.

Друк офсетний. Умов. друков.. л. ______ Облік вид. л. _____

Тираж ____ екз. Вигляд № ____ Замовлення № ____ Ціна договірна

Видавництво Сєвєродонецького технологічного інституту

ВНУ імені Володимира Даля

Адреса видавництва: м. Сєвєродонецк, пр-кт. Радянський, 59-а

Телефон 8(06452)____________ факс 8(06452)__________ Е-mail: oxp_kaf@sti.lg.ua

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

Комментариев на модерации: 2.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий

Все материалы в разделе "Промышленность и производство"