WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 11 |

Примечательно понимание механики того времени, изложенное в «Математическом собрании» александрийского ученого Паппа1: «Из всех искусств, основанных на механике, самым важным в практической жизни являются следующие: искусство мастеров, делающих полиспасты, лиц, строящих катапульты и, наконец, строителей водочерпальных устройств». «Математическое собрание» Паппа имеет для истории математики большое значение: оно содержит обзор трудов предшественников, развивает некоторые их идеи, а также их комментарии. Так как Папп не всегда называет авторов приводимых им теорем, то нам трудно судить, какие теоремы принадлежат ему самому и какие - другим авторам. Но по отношению к некоторым из них считают несомненным, что они принадлежат Паппу. Теорема Паппа об инволюции точек читается так:

«Если на двух прямых, лежащих в одной плоскости, взять по три точки: на первой прямой точки 1, 5 и 3, а на второй—2, 4 и 6, то точки пересечения пар прямых 1—2 и 4—5, 2—3 и 5—6, 3—4 и 6— 1 лежат на одной прямой.

Возникновение и развитие точных и естественных наук (астрономии, математики и механики) в этот период было обусловлено нуждами производства, но обратное их действие было спорадическим, поскольку запас эмпирических знаний редко обобщался теоретически.

Не было науки в ее нынешнем понимании в древней культуре Китая, Египте, Риме, Греции и других оазисах античности. Соответственно не было систематичной подпитки практики, а были лишь эпизодические вспышки блестящих догадок, так и не сложившиеся в единый организм науки. Хотя отдельные явления, характерные для процесса становления наук о природе, могли наблюдаться и в рассматриваемый период.

Папп (Pppos) Александрийский (гг. рождения и смерти неизвестны), древнегреческий математик 2-й половины 3 в. Автор труда «Математическое собрание» в 8 книгах, из которых дошли до нас последние 6. Первые 2 книги были посвящены арифметике, 3—5-я — в основном геометрии, 6-я — астрономии, 7-я содержит комментарии к сочинениям Аполлония Пергского, в том числе «Коническим сечениям» и другим произведениям, 8-я посвящена механике. В сочинениях П. имеется много извлечений из не дошедших до нас произведений греческих авторов; оно является ценным источником по истории греческой математики эллинистической эпохи.

Естественные науки являлись составной частью натурфилософии, а последняя основывалась на отвлеченных, умозрительных принципах, хотя учитывался и накопленный практический опыт. В этот период естественнонаучные и теоретические знания развивались параллельно, взаимодействуя лишь эпизодически, без непосредственной и постоянной связи между ними.

Отрыв науки от производства объясняется тем, что, ремесленное производство не стимулировало распространения и применения научных знаний, так как секреты мастерства и эмпирически отработанные приемы ремесленники старались держать в секрете от конкурентов.

Постепенно в античной технике стали появляться конструктивнотехнические элементы, обеспечивающие взаимодействие инструмента с объектом преобразования. Соответственно появляются конструктивно-технические знания.

К тому времени уже сформировались многие технологические операции, в которых вычленялся рабочий инструмент, совершаемые им движения, а также результат воздействия инструмента на исходный материал. Это, в свою очередь, привело к появлению технологический знаний, которые в сочетании с конструктивно-техническими, а также математикой и механикой, явились основой для зарождения технических наук в последующую время.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ГОРНОГО ДЕЛА, МЕТАЛЛУРГИИ И МЕТАЛЛООБРАБОТКИ Первый металл, который стал обрабатывать человек, было золото. Самые древние золотые вещи, найденные археологами в Египте, более 8 тыс.

лет назад. Уходит в глубокое прошлое также использование самородного серебра, меди и метеоритного железа. Скорее всего, человек поначалу принимал эти самородки за мягкий камень и пытался обрабатывать уже известным методом обивки.

Эпоха металлов наступила лишь тогда, когда человек сознательно освоил процессы выплавки металлов из руд, их ковки и литья. Первый найденный медный топор, отлитый в открытую форму, датируется 4 тыс. лет до н. э., но только в середине 3-го тысячелетия до н. э. медь в Египте стали получать из руды, добытой шахтным способом.

Медь (лат. Cuprum — от названия о.Кипр), очевидно, раньше всего начали добывать в Средиземноморье. Медная руда, добывавшаяся здесь, представляла собой главным образом зеленую углекислую медь (малахит), синюю углекислую медь (лазурит) и кремнекислую медь (хризоколл). Месторождения меди открывали по выступающим на поверхности земли цветным пятнам окислов. Руды долгое время добывались из поверхностных залеганий, без подземных разработок. Для вырубки руды из открытой ямы использовали кремневые молоты. На поверхность добытую руду доставляли в кожаных мешках.

Затем руду дробили и перебирали вручную. Обогащенная таким образом руда обжигалась на костре, затем плавилась в смеси с древесным углем здесь же на земле или в неглубоких ямах.

В это же время стали применяться и примитивные плавильные горны. Они представляли собой вырытую в земле яму глубиной около 75 см, окруженную каменной стенкой с двумя отверстиями. Для успешного действия такого горна необходимы были кузнечные мехи, которые представляли собой плотно зашитые шкуры с деревянной трубкой-соплом, укрепленным в шейном отверстии шкуры. С помощью такого дутья температура в печи достигала 700—800 °С, (t плавления меди — 1083 °С). Поэтому руда не плавилась, а превращалась в губчатую массу, содержащую значительное количество примесей. Для придания полученному куску сплава необходимой формы его после остывания подвергали ковке, при которой медь освобождалась от наиболее грубых примесей и уплотнялась.

Позже для улучшения качества полученной сырой меди ее стали пере плавлять в тиглях1 с последующей заливкой в формы. Позднее была освоена отливка в более точные разъемные формы, при которой заготовки, как правило, не требовали последующей механической обработки.

Но при всех своих достоинствах медь была весьма мягким материалом, поэтому изготовленные из нее орудия и инструменты быстро тупились. К тому же медь, так же как и хорошо известное в то время золото, был чрезвычайно дорогим и малодоступным материалом, нашедшим применение в основном в производстве украшений и домашней утвари.

По сравнению с медью бронза (представляет сплав меди (90%) с оловом (10%) или мышьяком, сурьмой, свинцом, алюминием, бериллием и др.) имеет целый ряд преимуществ: более низкую температуру плавления (880-1015°С), лучшие литейные свойства, большую твердость и прочность, меньшую окисляемость.

Процесс получения бронзовых отливок в принципе мало отличается от литья медных и золотых изделий, которое были освоены раньше. К этому времени для дутья стали применяться более производительные ножные меха, что позволило добиться полного расплавления металла, повышения его чистоты и качества литья.

В эпоху бронзы был освоен способ литья по выплавляемым (восковым) моделям. Для выполнения такого литья из воска делалась модель предполагаемого изделия, обмазывалась глиной, высушивалась и нагревалась для вытапливания воска. Полученная оболочковая форма обжигалась для прочности и заливалась металлом, а после его застывания и охлаждения разрушалась.

Тогда же с целью экономии дорогостоящего металла было освоено литье полых отливок. Для получения полости в форму закладывали «шишку» (стержень), который после остывания отливки удалялся. Так зародилось литье с помощью закладных стержней, которое сейчас широко используется для получения сложных пустотелых отливок.

Первые железные предметы, которыми люди стали пользоваться в глубокой древности, были сделаны из метеоритного железа. Изделия из железа земного происхождения, обнаруженные в Ираке, были выполнены в 3 тысячелетии до н. э.

Тигель (нем. Tiegel), сосуд для плавки, варки или нагрева различных материалов. В зависимости от температуры обработки и химических свойств обрабатываемых материалов Т. изготовляют из металлов (чугуна, жароупорных сталей и сплавов, платины и др.), графита, фарфора или огнеупорных материалов. Форма Т. преимущественно круглая в поперечном сечении, с сужением книзу.

Первыми начали выплавлять железо из руд в достаточном количестве халибы1, жившие в Закавказье около 1500 г, до н. э. Месторождения железных руд встречались значительно чаще, чем других металлов, поэтому наладить производство железа, особенно в лесистых районах, где не было проблемы с древесным углем, оказалось проще, поэтому железо постепенно стало вытеснять медь и бронзу.

Первый и самый древний процесс получения железа из руд в виде крицы назывался сыродутным. Для производства сыродутного железа смесь железной руды с древесным углем (шихту) засыпали в глиняный горн или в обычную яму, плотно закрывали, поджигали, а затем раздували, используя вначале естественную тягу, а позднее искусственное дутье. Температура в такой примитивной печи не превышала 1100-1350°С и была недостаточной для полного расплавления железа, которое происходило при 1530°С. Поэтому удавалось добиться лишь его восстановления и получить тестообразную пористую массу, так называемое губчатое железо, загрязненную примесями. Для удаления примесей крица2 подвергалась 5-6-кратной проковке, в результате чего получалось мягкое сварочное железо.

В 1580 до н. э. в Египте появились первые искусственные воздуходувки, позволившие существенно повысить производительность сыродутного процесса.

1400 лет до н. э. способы получения сварного железа и поверхностной закалки стали получили распространение в Армении; лет до н. э. железо было освоено скифами Причерноморья и распространилось в Европе. В 9-7 вв.

Халибы (, ) — народ, живший в обильной железной рудой местности на северном берегу Малой Азии; точнее определить местоположение области X. невозможно ввиду разнообразия в свидетельствах древних авторов. Им приписывалось открытие железной руды и способов ее разработки; они же разрабатывали золотую и серебряную руду.

Крица, твёрдая губчатая масса железа (с низким содержанием углерода, серы, фосфора и кремния) со шлаковыми включениями, заполняющими поры и полости. Крица может быть получена либо непосредственно из руды путём её восстановления при 1250—1350°С, либо путём кричного передела чугуна.

до н. э. железный век полностью вступил в свои права.

Большой вклад в распространение металлургии железа и металлообработки внесли воинственные кочевые племена монголов и туркменов с Востока, пришедшие с богатых рудами Алтайских гор и вооруженные прочным стальным оружием и доспехами. С 6-5 вв. до н. э. славились своими сортами стали многие районы Греции и Малой Азии, которые во времена Александра Македонского подразделялись на: лаконийскую — для изготовления сверл и напильников, лидийскую — для мечей и др. видов холодного оружия, синопскую — для плотницких инструментов и т. п. Лучшие сорта римских сталей содержали, как правило, больший процент углерода, чем греческие.

Славились своим мастерством обработки железа кельтские племена, населявшие во второй половине первого тысячелетия до н. э. территорию Западной Европы. Для получения прочной, твердой и однородной стали кельтские кузнецы закапывали откованные из кричного железа полосы в землю и давали им проржаветь, а затем снова проковывали для удаления ржавчины, которая разрушала в первую очередь наиболее мягкие фракции железа.

Необходимо отметить, что в Китае железный век наступил с некоторым запозданием, но зато там раньше научились получать чугун. С 4 в. до н. э. в усовершенствованных горнах с искусственным дутьем китайские мастера стали выплавлять чугун. В это же время в Китае был открыт способ получения стали науглероживанием железа путем помещения железных изделий в чугунный расплав.

Высокая трудоемкость получения железа и изготовления из него стальных изделий делали их в 15-20 раз дороже бронзовых, поэтому новый материал вначале применялся исключительно для изготовления оружия. Позднее из железа стали производить метало и деревообрабатывающие инструменты.

Вначале руду для выплавки металлов добывали открытым способом из земли, потом со дна водоемов. Со временем эти запасы исчерпались и стал использоваться подземный способ разработки, который ранее применялся для добычи камня.

Возросший спрос на металлы стимулировал распространение подземной добычи руды и развитие горного дела. В современном понимании горное дело — это отрасль науки и техники, охватывающая процессы извлечения (добычи) из земных недр полезных ископаемых открытым и подземным способом, а также их первичную переработку.

Для разработки глубоко залегающих пластов стали создаваться шахты с выходящими на поверхность наклонными или вертикальными стволами (штольнями), соединяющимися подземными галереями (штреками). Глубина шахтных стволов постоянно увеличивалась и достигала 130 м.

Вентиляции в шахтах тогда еще не было, а для освещения использовались глиняные светильники. Поступающая вода удалялась с помощью специальных водоотводных галерей, ведрами, водочерпальными колесами, а также с помощью винтовых насосов.

Для разработки часто применялся «огневой способ», состоящий в нагревании породы с помощью костра и быстром охлаждении с помощью полива водой. При этом руда растрескивалась, а затем разрушалась с помощью забивки в трещины сухих деревянных клиньев, которые при намокании создавали огромные расклинивающие усилия. Как известно, этот способ ранее использовался для откалывания каменных глыб в каменоломнях.

Подъем руды до наклонным штрекам производился в мешках (рюкзаках) за плечами или на тачках, по вертикальным - с помощью лестниц.

Руду доставленную на поверхность перебиралась, обжигалась и подготовлялась к плавке. Для выполнения этой нечеловечески трудной работы широко использовался труд рабов.

Для того чтобы из выплавленного куска металла сделать готовую деталь ему необходимо применить различные технологические способы переработки, что обычно объединяются одним общим термином - металлообработка.

При обточке металлических изделий стали широко применяться сверлильные и токарные станки сначала с шнуровым, а с 6 в. до н. э. с лучковым приводом. В 5 в. до н. э. был изобретен токарный станок, который отличался от сверлильного станка с лучковым приводом тем, что во вращение приводилась обрабатываемая деталь. Вначале появились токарные станки с ручным лучковым приводом, затем они были заменены ножными. Вращение в одну сторону (рабочий ход) осуществлялось нажимом ногой на педаль, а в другую (холостой ход) — за счет упругих сил лука, прикрепленного к потолку.

Позднее появились станки с кривошипным приводом, в основе которого был заложен коленчатый рычаг.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 11 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.