И аналитический период развития науки

Промышленная революция (промышленный переворот, великая индустриальная революция) – это переход от ручного труда к машинному, от мануфактуры к фабрике, от аграрной экономики к индустриальному производству. Промышленный переворот происходил в разных странах не одновременно, но в целом можно считать, что период, когда происходили эти изменения, начинался от второй половины XVIII века и продолжался в течение XIX века. Термин «промышленная революция» был введен в научный оборот выдающимся французским экономистом Жеромом Бланки. Характерной чертой промышленной революции явился стремительный рост производительных сил на базе крупной машинной индустрии и утверждение капитализма в качестве господствующей мировой системы хозяйства.

Развитие промышленного производства, основанного на применении ручного труда, использовании мускульной силы животных и энергии воды и ветра к концу XVII века зашло в тупик. Выход заключался в развитии тепловой энергии, т.е. использования энергии сгораемого топлива. Несмотря на то, что паровая машина самый неэффективный тепловой двигатель, именно она является одним из трех самых важных достижений человека. Применение паровых машин вывела человечество из энергетического тупика и создало условия для бурного развития промышленного производство. Несмотря на более сложное устройство механизма по сравнению с паровой турбиной, паровая машина значительно проще в изготовлении и не требует таких знаний в области теплотехники и применения специальных сплавов для изготовления, как паровые турбины и тем более, газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания.

Промышленная революция связана не просто с началом массового применения машин, но и с изменением всей структуры общества. Она сопровождалась резким повышением производительности труда, быстрой урбанизацией, началом быстрого экономического роста (до этого экономический рост, как правило, был заметен лишь в масштабах столетий), исторически быстрым увеличением жизненного уровня населения. Промышленная революция позволила на протяжении жизни всего лишь 3–5 поколений перейти от аграрного общества (где большинство населения вело натуральное хозяйство) к индустриальному.

Начало промышленной революции связывают с изобретением эффективного парового двигателя в Великобритании во второй половине XVII века. Англия была мировым торговым лидером и владела колониями, поэтому располагала достаточными финансовыми ресурсами. Кроме того, государство не подавляло экономическую активность.

Первой попыткой использования парового двигателя в промышленности считается водяной насос Томаса Севери, запатентованный в 1698 г. Но он не был успешным из-за частых взрывов бойлера и ограниченной мощности. Более совершенной была машина Томаса Ньюкомена, разработанная к 1712 г. По-видимому, Ньюкомен использовал экспериментальные данные Дени Папена, который изучал давление водяного пара на поршень в цилиндре, производя вручную охлаждение цилиндра для возвращения поршня в исходное состояние.

Пароатмосферные машины Ньюкомена нашли применение не только в Англии, но и в других европейских странах для откачивания воды из глубоких затопленных шахт, работы в которых без них производить было бы невозможно. Это были большие и дорогие машины, очень неэффективные. Но они себя окупали там, где добыча угля обходилась сравнительно дешево. К 1733 г. было куплено 110 машин, из них 14 на экспорт. С некоторыми усовершенствованиями до 1800 г. произвели 1 454 машины Ньюкомена, и они оставались в употреблении до начала XIX в.

Дж. Уатт существенно усовершенствовал паровую машину, сделав ее работу более стабильной. Наиболее известная из ранних машин Уатта была предложена в 1778 г. Ее мощность была больше примерно в пять раз, что дало 75 % экономию в себестоимости угля. Еще более важные последствия имел тот факт, что на базе машины Уатта стало возможно преобразование поступательного движения поршня во вращательное, то есть двигатель теперь мог крутить колесо мельницы или фабричного станка. Важным обстоятельством, способствовавшим широкому распространению машин Уатта, стало применение центробежного регулятора для обеспечения автоматического поддержания заданных оборотов машины. Задача регулирования хода машин имела важное значение, а в дальнейшем из нее выросла теория автоматического управления.

Уже к 1800 г. фирма Уатта и его компаньона Болтона произвела 496 универсальных машин, из которых только 164 использовались как насосы, а 308 нашли применение на мельницах и фабриках и еще 24 обслуживали доменные печи. В 1810 г. в Англии насчитывалось уже 5 тыс. паровых машин, а в следующие 15 лет их число утроилось.

Появление металлорежущих станков, таких как токарный, позволили упростить процесс изготовления металлических частей паровых машин и в дальнейшем создавать все более совершенные и для разнообразных целей. К началу XIX в. английский инженер Ричард Тревитик и американец Оливер Эванс совместили бойлер и двигатель в одном устройстве, что позволило далее использовать его для движения паровозов и пароходов.