Для связи в whatsapp +905441085890

Расширение представлений гидравлики и механики в связи с развитием мануфактурного производства и строительством гидросооружений

Введение

Наука играет особую роль в современном обществе. Прогресс науки и техники XIX — XX веков, научно-техническая революция XX века создали новое качество жизни. Наука революционизирует не только сферу производства, но затрагивает все сферы человеческой деятельности и начинает регулировать и перестраивать их средства и методы.

Наука оказывает огромное влияние на формирование личности. Через систему образования, направленную в первую очередь на приобретение научных знаний, она создает особый тип человеческого сознания. Образцы научных рассуждений активно влияют на логику человеческого мышления, утверждая особый способ рассуждения и обоснования знаний.

Для выявления общих закономерностей в развитии научного знания философия науки должна опираться на материал истории различных конкретных наук, но в то же время она направлена на сравнение этих дисциплин с целью выявления общих закономерностей в их развитии.

Научное знание, каким бы ни был его объект, обязательно ориентировано на объективность в изучении предмета, на поиск законов и закономерностей его развития. Невозможно отождествлять науку с другими, хотя и тесно связанными с ней формами человеческого творчества.

Человечество, наука и техника, социальные системы — все это часть единой планетарной системы, объединяющей цивилизацию и природную среду, в которой она активно проявляется.

Вот определения технологии и энергетической технологии:

  • Технология — это совокупность средств труда, которые человек создает на основе использования признанных им законов природы для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества;
  • Энергетическая инженерия — это область техники, ориентированная на извлечение энергии из природных источников, ее целесообразное преобразование, транспортировку и доставку потребителям.

Теплоэнергетику можно определить как науку о тепловой энергии топлива и законах ее преобразования.

Возникновение теплоэнергетики, как и возникновение любой другой области техники, было ответом на вопрос, возникший перед обществом, на определенном этапе его развития, как решение проблемы, возникшей перед ним. При изучении различных явлений общественной жизни основополагающим можно считать следующее утверждение, сформулированное К. Марксом: «Человечество ставит перед собой только такие проблемы, которые оно в состоянии разрешить, так как при внимательном рассмотрении всегда обнаруживается, что сама проблема появляется только тогда, когда материальные условия для ее решения уже существуют или по крайней мере находятся в процессе формирования».

Исходя из вышеизложенного положения, рассмотрим две основные составляющие вопроса формирования теплоэнергетики как науки:

  • постановка проблемы, т.е. возникновение потребности общества в тепловой энергии как материального блага (социального заказа), которое можно рассматривать как движущую силу развития;
  • наличие способов удовлетворения возникающей потребности, наличие материальных условий для решения проблемы, уже имеющихся или находящихся в процессе формирования.

Необходимость в новом источнике энергии стала следствием кризиса водной энергетики, а точнее, кризиса энергетики водяных колес, который начался еще в 18 веке.

Кризис водяного колеса стал проявляться не в проходке зерновых мельниц натурального и мелкого производства, а в металлургии и добыче руды (в этих сферах он, кризис водяного колеса, сказался сильнее всего): энергия водяного колеса не обеспечивала производство необходимым количеством руды и топлива; шахты и карьеры, находившиеся вдали от источников воды и потому не имевшие такой машины, как водяное колесо, затапливались грунтовыми водами.

Развитие энергетических технологий до 18 века

Прежде чем перейти к основному вопросу, давайте отвлечемся, чтобы ответить на него: Как развивалась энергетика до появления тепловой энергии?

В конце концов, технология гидроэнергетики также возникла в свое время из конкретной потребности, как ответ на проблему, с которой столкнулось общество. В чем была проблема? Она «заключалась в постепенной замене человека в энергоемких производственных процессах механическими функциями машин».

Самые первые машины были разработаны для подъема и перемещения тяжелых предметов. Сначала они лишь помогали людям выполнять транспортные функции, а затем заменили их. Освобождение человека от двигательных навыков началось с первой повозки, запряженной одомашненными животными.

Эти простые и даже сложные устройства первоначально приводились в движение единственным двигателем — руками человека. Однако следующий шаг, приведение в действие этих инструментов силами природы, уже означает появление формы замены человека машиной, характеризующейся передачей энергетических функций от человека к машине.

Раньше этот процесс осуществлялся в местах, «где от исполнителя не требовалось ни мысли, ни умения, ни знаний, ничего, кроме механической энергии, отдаваемой, например, ручке ворот или жернова в виде монотонного циклического движения» .

Период биологической энергии

В начальный и очень длительный период развития общества человек сам взял на себя энергетические функции в производственном процессе, являясь единственным двигателем орудий труда, оборудования и простейших технологических и транспортных машин. Позже, в случаях, когда это казалось целесообразным с точки зрения характера производственного процесса и было экономически обоснованным, функции двигателя поручались животным.

Таким образом, первый период развития энергетики характеризовался исключительным использованием так называемой мышечной силы или, точнее, биологической энергии людей и животных. Этот первый этап развития энергетики является периодом биологической энергетики или биоэнергетики.

В первобытном обществе потребность в механической энергии удовлетворялась исключительно за счет затрат биологической энергии. Величайшим достижением первобытной технологии было появление тепловой технологии в виде производства и использования огня. Использование огня сразу же стало находить свое применение как в повседневной жизни, так и в производственной деятельности человека. Согревание огнем, приготовление пищи, которая лучше усваивалась организмом, и защита от диких животных обеспечивали сохранение и развитие человека. Перечисленные виды раннего использования тепла в быту, однако, еще не определяют всего значения для человека этого первого заимствования природной энергии человеком.

Технологическое развитие при рабовладельческом строе

Производство в рабовладельческую эпоху оставалось ручным. Развитие средств труда происходило в противоречивых условиях: Производитель материальных благ (раб) совершенно не был заинтересован в повышении производительности своего труда, потому что это повышение не могло принести ему никаких преимуществ или улучшения его положения. Транспортные подъемные устройства получили наибольшее развитие, поскольку строительство крепостей, общественных зданий, дворцов, гробниц и дорог требовало перемещения большого количества строительных материалов и подъема значительных грузов.

Использование рычагов и шкивов для перемещения тяжелых предметов способствовало изобретению колеса, что стало ценным вкладом в инженерное дело, как и появление комбинированных и сложных применений принципа рычага в системах с вращательным движением: Ворота, блоки, полисфера. Сочетание рычага и колеса позже привело к появлению зубчатых колес.

С появлением и ростом городов возникла задача водоснабжения. Эта проблема обычно решалась путем транспортировки воды самотеком (акведуки) из высокогорных водохранилищ. Поскольку такие возможности были довольно редки в природе, приходилось поднимать большие объемы воды для городского и сельскохозяйственного (орошение сельскохозяйственных культур) водоснабжения. Эта задача, которая в некоторые периоды была чрезвычайно сложной, во многом способствовала техническому прогрессу. Особенностью водоподъема является его высокая энергоемкость, поэтому необходимо было разработать не только транспортирующую часть водоподъемного оборудования (транспортирующую машину), но и тягач (двигатель) для привода первой. Долгое время энергетическая часть проблемы решалась за счет использования биологической энергии рабов.

Потребляющую энергию машину воды можно легко использовать в обратном направлении, превратив ее в машину энергии. На самом деле, в рабовладельческий период была известна возможность использования водяных колес для привода зерновых мельниц, но они строились крайне редко, поскольку использование биологической энергии рабов было дешевле, чем строительство и эксплуатация гидравлического оборудования.

Водяные колеса использовались на Ниле, Евфрате и Янцзы для подъема воды и вращались рабами, как упоминалось ранее. «В то время древние греки и римляне использовали водяные колеса в качестве двигателей для привода насосов и мельниц для отжима масла. Позже водяные колеса стали использоваться в ремеслах, а затем и в промышленности. Римский писатель Марк Ветрувий Полион впервые описал водяное колесо в первом веке до нашей эры».

Устройства, изображенные на рисунке П.4, — это первые реверсивные машины, созданные в наше время в виде пропеллерных (винтовых) агрегатов, неотличимых друг от друга по принципу своего устройства и способных выполнять две противоположные функции — отдачу механической работы падающей водой (водяная турбина) или подъем воды за счет потребления механической работы (турбонасос).

Рабовладельческое общество не создавало энергетических машин, потому что не было стимула использовать энергию неорганической природы в условиях дешевого рабского труда.

Развитие технологий при феодализме

Развитие машиностроения и подъемных машин сделало необходимым обращение к неорганическим источникам энергии, поскольку живые двигатели уже не могли удовлетворить растущий спрос на механическую энергию. Таким образом, в период феодализма функция двигателя была передана водяным и ветряным колесам.

Наиболее характерными энергоемкими производственными процессами были: подъем воды для орошения полей и помол зерна.

На протяжении примерно 14 веков (с VI по XVIII века) «водяное колесо было главной энергетической основой производства». В районах, не имеющих гидравлических ресурсов, энергия воздушных потоков использовалась ветряными машинами, в основном для приведения в движение жерновов. В Голландии, которая была классической страной ветряных машин из-за своего равнинного расположения, эти двигатели широко использовались в дренажных работах в многовековой борьбе голландцев за отвоевание земель у моря.

Ветряную мельницу с крыльями персы изобрели только в VII веке нашей эры, несмотря на то, что уже в III тысячелетии до нашей эры люди использовали паруса для передвижения лодок.

С заменой живого двигателя на водяное колесо стало возможным увеличить размер агрегата, который ранее определялся мощностью человеческого двигателя. Например, «доменная печь» стала доменной печью, ручной молот стал огромным молотом, поднятым энергией потока воды, и т.д. Так возникла потребность в новой энергии, которая стала особенно острой в шахтном водоподъемном оборудовании (это и есть «новые производственные возможности», упомянутые во введении). Ведь «технология, создающая возможность выполнения одних требований, сама вызывает новые и новые требования».

Во второй половине 19 века гидроэнергетика утратила свое качественно ведущее значение и уступила его тепловой энергетике. В результате десятки изобретателей вложили свой труд в изобретение парового двигателя. А в XIX веке наступил кризис существующего механического способа передачи энергии от ее источников к потребителям. Этот кризис вдохновил изобретателей на разработку различных методов передачи энергии, из которых электрический метод дал наилучшие результаты. Это привело к новому подъему водно-энергетических технологий (в самом конце 19 века) и переходу их на качественно новый этап. «Но водяное колесо, которое в XVIII. Век потерял свое значение как энергетическая база, сдавал свои позиции относительно медленно. Например, в 1917 году в России было установлено 46 тысяч водяных колес, их суммарная мощность достигала 40% от общей установленной мощности в стране (без учета транспорта)».

Заключение

В развитии энергетики можно выделить пять последовательных этапов:

  • Биоэнергетика, т.е. использование механической работы биологической энергии человека и животных;
  • механическая энергетика, т.е. использование механической энергии водных и воздушных потоков
  • тепловая энергетика, т.е. использование тепла, выделяющегося при сгорании топлива, в качестве источника механической работы
  • Комплексная энергетика, т.е. преимущественное использование тепловой и гидравлической энергии в качестве первичной энергии и электрической энергии в качестве вторичной энергии;
  • атомная энергетика, т.е. использование энергии ядерных реакций.

Развитие теплоэнергетики на ранней стадии началось с преемственности водной энергии (энергетика водяного колеса). Для использования был предоставлен развитый комплекс технических приемов и конструктивных форм и, в частности, все элементы механики трансмиссии.

«Переход от водной энергетики к тепловой происходил в условиях чрезвычайного преобладания практики над теорией. Скудная информация, полученная исследователями в результате экспериментов с воздухом и водяным паром, давала лишь намеки на источник новой «движущей силы», но не объясняла эту «силу»… Наличие атмосферного давления, установленного наукой, и значение этого давления направили внимание искателей новой «движущей силы» на «использование атмосферы». Так началось развитие пароатмосферных машин.

Во время разработки пароатмосферного двигателя был открыт циклический процесс теплового двигателя, который был подтвержден наукой почти 150 лет спустя. Эта цикличность в поршневом двигателе выражалась в прерывистой производительности труда.

Развитие промышленности в XVIII. Век требовал создания двигателя, универсального в своем техническом применении и обладающего бесперебойной работоспособностью. Решением проблемы непрерывности стало использование передаточного механизма, который преобразует прерывистость в непрерывность. В период с 1930-х по 1980-е годы были предложены и внедрены различные методы достижения непрерывной работы. Паровая машина Уатта оказалась самой успешной и эффективной. Дальнейшее развитие паровых двигателей шло по пути увеличения мощности и эффективности.

В связи с применением быстроходных рабочих машин, начавшимся в первой половине Х1Х века, возникла потребность в паровых турбинах. Среди множества изобретений следует отметить конструкции Лаваля (как первую) и Парсона (как основу для дальнейших разработок).

Последний тип теплового двигателя, газовая турбина, не дал ожидаемого эффекта (КПД газовых турбин все еще относительно низок).

И, наконец, хотелось бы отметить интересный факт — «вековой интервал в развитии теплоэнергетики…: от первого парового котла в 1680 году до универсального теплового двигателя в 1784 году — паровой машины Уатта; от первой паровой турбины Парсона в 1884 году до газовой турбины в 1970 году на тепловых электростанциях и, таким образом, парогазовой установки, до возможного появления термоядерных установок для производства электроэнергии».

Список литературы

  1. О.Н. Веселовский, Я.А. Штейнберг, «Энергетика и ее развитие» учебник для энергетических и электротехнических специальностей высших учебных заведений, Москва, Университет, 1976, (стр. 304).
  2. Виргинский В.С. «Иван Иванович Ползунов 1729-1766» (главный редактор Н.К. Ламан) — М., 1989, Наука, 165 стр.
  3. Дильс Г. «Древняя технология (избранные главы)»: Перевод с немецкого — М., Л. — Труды Института истории естествознания и техники СССР, 1934Г, 380 с.(иллюстрация).
  4. Белкинд Л.Д., Веселовский О.Н., Конфедератов И.Я., Шнейнберг Я.А. «История энергетики», 2-е переработанное издание,- М.,Л., Государственное издательство энергетики, 1960, 665 с.(Иллюстрация).
  5. Конфедератов И.Я. «История теплоэнергетики. Начальный период (17-18 века)», — М., Л., Энергоиздат, 1954, 316 стр.9(иллюстрация).
  6. Конфедератов И.Я. «Технико-экономические основы возникновения теплоэнергетики», Материалы к семинару по истории техники — М., 1956, 23 стр.
  7. А.С. Лисянский, «100 лет создания паровых турбин», Электрические станции — №10, 2005, 21-22 стр.
  8. Маликов В.Г. «Не порохом единым», Наш артиллерийский музей — №7, 1985, с.26-27

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Читайте дополнительные лекции:

  1. Диалектика Гегеля
  2. Социально-философский анализ
  3. Проблема творения. Бытие и небытие в арабо-исламской философии
  4. Историческая судьба марксизма в России
  5. Рене Декарт, французский философ, математик
  6. Антропологический материализм Фейербаха
  7. Освальд Шпенглер, немецкий философ, историк, представитель философии жизни
  8. Философия современной России
  9. Венский кружок
  10. Герменевтика и культурная коммуникация