История техники
Концепция как инженерного дела существовала с древних времен, когда люди изобрели фундаментальные изобретения, такие шкив , рычаг и колесо . Каждое из этих изобретений соответствует современному определению техники и использует основные механические принципы для разработки полезных инструментов и предметов.
Сам термин « инжиниринг» имеет гораздо более позднюю этимологию, происходящую от слова «инженер» , которое само датируется 1325 годом. когда инженер (буквально тот, кто управляет двигателем ) первоначально назывался «конструктором военных двигателей». [1] В этом контексте уже устаревший термин «двигатель» относится к военной машине, т.е. е. механическое приспособление, используемое на войне (например, катапульта ). Само слово «двигатель» имеет еще более древнее происхождение и в конечном итоге происходит от латинского ingenium (ок. 1250 г.), что означает «врожденное качество, особенно умственная сила, следовательно, умное изобретение». [2]
Позже, когда проектирование гражданских сооружений, таких как мосты и здания, превратилось в техническую дисциплину, термин «гражданское строительство» [3] вошел в лексикон как способ отличить тех, кто специализируется на строительстве таких невоенных проектов, от тех, кто занимается более старой дисциплиной военной инженерии (первоначальное значение слова «инженерное дело», теперь в значительной степени устарело, за заметными исключениями, которые до наших дней сохранились такие военно-инженерные корпуса, как, например , Инженерный корпус армии США ).
Древняя editэпоха
Зиккураты , Месопотамии цивилизации , пирамиды и Александрии в Древнем Египте , города долины Инда , Акрополь и Парфенон в Древней Греции акведуки Фарос , Виа Аппиа и Колизей в Римской империи , Теотиуакан , города и пирамиды майя , инков и ацтеков Империи , а также Великая Китайская стена , среди многих других, являются свидетельством изобретательности и мастерства древних гражданских и военных инженеров.
Шесть классических простых машин были известны на древнем Ближнем Востоке . Клин и наклонная плоскость (рампа) были известны еще с доисторических времен. [4] Колесо механизмом вместе с колесно-осевым было изобретено в Месопотамии (современный Ирак) в V тысячелетии до нашей эры. [5] Рычажный механизм впервые появился около 5000 лет назад на Ближнем Востоке , где он использовался в простых весах . [6] и для перемещения крупных объектов по древнеегипетской технологии . [7] Рычаг также использовался в водоподъемном устройстве «Шадуф» — первой крановой машине, появившейся в Месопотамии около 3000 г. до н.э. [6] а затем в древнеегипетской технологии около 2000 г. до н.э. [8] Самые ранние свидетельства существования шкивов относятся к Месопотамии в начале 2-го тысячелетия до нашей эры. [9] и Древний Египет во времена Двенадцатой династии (1991-1802 гг. до н. э.). [10] Винт , последняя из изобретенных простых машин, [11] впервые появились в Месопотамии в неоассирийский период (911-609 гг. до н.э.). [9] Египетские пирамиды были построены с использованием трех из шести простых механизмов: наклонной плоскости, клина и рычага, чтобы создать структуры, подобные Великой пирамиде Гизы . [12]
Самый ранний архитектор, известный по имени, — Имхотеп . [3] Как один из чиновников фараона Джосера он , , вероятно, спроектировал и руководил строительством пирамиды Джосера ( Ступенчатой пирамиды ) в Саккаре в Египте около 2630-2611 н.э. до гг . [13] Возможно, он также был ответственным за первое известное использование колонн в архитектуре . [14]
Куш разработал сакию в 4 веке до нашей эры, которая полагалась на силу животных, а не на человеческую энергию. [15] Водохранилища в форме Хафиров были построены в Куше для увеличения орошения. [16] Саперы использовались для строительства дамб во время военных кампаний. [17] Предки кушитов построили спео между 3700 и 3250 годами до нашей эры. [18] Цветочные мастерские и доменные печи были также созданы в меройский период . [19] [20] [21] [22]
Самые ранние практические машины с водяным приводом , водяное колесо и водяная мельница , впервые появились в Персидской империи , на территории современного Ирака и Ирана, в начале 4 века до нашей эры. [23]
Древняя Греция разработала машины как в гражданской, так и в военной сфере. Механизм Антикитеры , ранняя известная модель механического аналогового компьютера и механические изобретения Архимеда , являются примерами греческого машиностроения. Некоторые из изобретений Архимеда, а также антикиферский механизм, требовали глубоких знаний о дифференциальной или планетарной передаче , двух ключевых принципах теории машин, которые помогли спроектировать зубчатые передачи промышленной революции и до сих пор широко используются в различных областях, таких как робототехника и автомобилестроение . [24]
Китайская и римская армии использовали сложные военные машины, включая баллисты и катапульты . В средние века был разработан требушет . В 132 году эрудит Чжан Хэн изобрел сейсмоскоп для обнаружения землетрясений, который был изобретен только 1100 лет спустя нигде в мире. [25]
Хуань Таня » « Синьлунь — самый ранний текст, описывающий молоток с гидравлическим приводом (т. е. водяное колесо), который использовался для растирания и дробления зерна. [26]
Средневековье [ править ]
Византийская империя [ править ]
Византийцы перевели и сохранили бесчисленные греческие рукописи, а также внесли вклад в инженерное дело в мире раннего средневековья. Анфемий Траллесский и Исидор Милетский отвечали за архитектуру церкви Святой Софии в 532–537 годах нашей эры. [27]
Греческий огонь , изобретенный Каллиником из Гелиополя, был оружием, использовавшимся византийцами. Он состоял из легковоспламеняющихся веществ, таких как нефть, нафта, негашеная известь, сера, смола и нитрат калия. [28]
ислама век Золотой
Золотой век ислама стал свидетелем развития инженерных знаний после перевода работ греческих, персидских, римских и индийских ученых.
Самые ранние практические ветряные машины, ветряная мельница и ветряной насос , впервые появились в мусульманском мире во время Золотого века ислама , на территории современного Ирана, Афганистана и Пакистана, в 9 веке нашей эры. [29] [30] [31] [32] Самой ранней практической паровой машиной была паровым домкратом паровая турбина с , описанная в 1551 году Таки ад-Дином Мухаммадом ибн Маруфом в Османском Египте . [33] [34]
Хлопкоочистительная машина была изобретена в Индии в VI веке нашей эры. [35] а прялка была изобретена в исламском мире в начале 11 века, [36] оба из которых имели основополагающее значение для роста хлопковой промышленности . Прялка также была предшественником прялки Дженни , которая стала ключевым достижением во время ранней промышленной революции 18 века. [37]
После перевода произведений Героя Александрийского Кустой ибн Лукой самые ранние программируемые машины в мусульманском мире были разработаны . Музыкальный секвенсор , программируемый музыкальный инструмент , был самым ранним типом программируемой машины. Первым музыкальным секвенсором был автоматический флейтист , изобретенный братьями Бану Муса и описанный в их «Книге гениальных устройств» в 9 веке. [38] [39] В 1206 году Аль-Джазари изобрел программируемые автоматы / роботы . Он описал четырех музыкантов -автоматов , в том числе барабанщиков, управляемых программируемой драм-машиной , где их можно было заставить играть разные ритмы и разные рисунки ударных. [40] Замковые часы , с гидроприводом механические астрономические часы , изобретенные Аль-Джазари, были первым программируемым аналоговым компьютером . [41] [42] [43]
Аль-Джазари построил пять машин для перекачивания воды для королей турецкой династии Артукидов и их дворцов . Помимо более чем 50 изобретательных механических устройств, Аль-Джазари также разработал и внедрил инновации в сегментные шестерни, механические элементы управления, спусковые механизмы, часы, робототехнику и протоколы для методов проектирования и производства.
Европейский Ренессанс [ править ]
Первый полноценный паровой двигатель построил в 1716 году кузнец Томас Ньюкомен . [44] Разработка этого устройства положила начало промышленной революции в ближайшие десятилетия, позволив начать массовое производство .
С появлением инженерной профессии в 18 веке этот термин стал более узко применяться к областям, в которых математика и естественные науки применялись для этих целей. Точно так же, помимо военного и гражданского строительства, области, известные тогда как механические искусства в инженерное дело вошли .
Следующие изображения представляют собой образцы из колоды карт, иллюстрирующих инженерные инструменты в Англии в 1702 году. Они иллюстрируют ряд инженерных специализаций, которые в конечном итоге стали известны как гражданское строительство , машиностроение , геодезия и геоматика и так далее.
На каждой карточке имеется подпись, объясняющая назначение инструмента:
-
Четверка червей: Морской квадрант -
Девятка бубен: Дайалы (циферблаты) -
Шестерка бубен: Окружность -
Восьмерка бубен: Компас -
Пиковый король: Сферы -
Валет червей: Геодезическое колесо и цепи -
Пиковый валет: Ливелл -
Один из бриллиантов: Математические инструменты -
Бубновая дама: Проекции сферы -
Пиковая дама: Астрономический квадрант -
Тройка бубнов: Gauger (датчики) -
Двойка треф: Теодолет и полукруг.
.jpg)
Современная эпоха [ править ]
Изобретения Томаса Савери и шотландского инженера Джеймса Уатта положили начало современному машиностроению . Развитие специализированных машин и инструментов для их обслуживания во время промышленной революции привело к быстрому росту машиностроения как на родине, в Великобритании , так и за рубежом. [3]
Дисциплина электротехника была сформирована экспериментами Алессандро Вольты в 19 веке, экспериментами Майкла Фарадея , Георга Ома и других, а также изобретением электродвигателя в 1872 году. Электротехника стала профессией в конце 19 века. Практикующие создали глобальную электрическую телеграфную сеть, и первые электротехнические институты, поддерживающие новую дисциплину, были основаны в Великобритании и США. Хотя невозможно точно определить первого инженера-электрика, впереди всех стоит Фрэнсис Рональдс , который создал первую работающую электрическую телеграфную систему в 1816 году и задокументировал свое видение того, как мир может быть преобразован с помощью электричества. [45] [46]
Работы Джеймса Максвелла и Генриха Герца в конце 19 века положили начало области электроники . Более поздние изобретения электронной лампы и транзистора еще больше ускорили развитие электроники до такой степени, что инженеры по электротехнике и электронике в настоящее время превосходят численностью своих коллег любой другой инженерной специальности. [3]
Химическая инженерия , как и ее аналог, машиностроение, возникла в 19 веке во время промышленной революции . [3] Производство в промышленных масштабах требовало новых материалов и новых процессов, и к 1880 году потребность в крупномасштабном производстве химикатов была такова, что была создана новая промышленность, занимающаяся разработкой и крупномасштабным производством химикатов на новых промышленных предприятиях. [3] Роль инженера-химика заключалась в проектировании этих химических заводов и процессов. [3]
Авиационная инженерия занимается самолетов, проектированием в то время как аэрокосмическая инженерия — это более современный термин, который расширяет сферу применения дисциплины, включая проектирование космических кораблей . [47] Его истоки можно проследить до пионеров авиации на рубеже 20-го века, хотя работы сэра Джорджа Кэли недавно были датированы последним десятилетием 18-го века. Ранние знания в области авиационной техники были в основном эмпирическими, а некоторые концепции и навыки были заимствованы из других отраслей техники. [48] Всего через десять лет после успешных полетов братьев Райт в 1920-х годах произошло широкое развитие авиационной техники благодаря разработке военных самолетов времен Первой мировой войны . Тем временем исследования, направленные на обеспечение фундаментальной науки, продолжались, сочетая теоретическую физику с экспериментами.
Первая степень доктора технических наук (технических, прикладных наук и техники ), присужденная в Соединенных Штатах, была вручена Уилларду Гиббсу в Йельском университете в 1863 году; это также была вторая степень доктора наук, присужденная в США. [49]
В 1990 году, с развитием компьютерных первую поисковую систему создал технологий, компьютерный инженер Алан Эмтаж .
См. также [ править ]
- Хронология исторических изобретений
- История женщин в инженерном деле
- История химической технологии
- История электротехники
- История строительной техники
Ссылки [ править ]
- ^ Оксфордский словарь английского языка
- ^ Происхождение: 1250–1300; ME двигатель < AF особенно. умственная сила, следовательно, умное изобретение, экв. в ин- + -гениум, экв. к порождению; Источник: Полный словарь Random House, © Random House, Inc., 2006.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж г Определение Совета инженеров по профессиональному развитию в Британской энциклопедии (включает статью Британской энциклопедии о инженерном деле)
- ^ Мури, Питер Роджер Стюарт (1999). Древние месопотамские материалы и промышленность: археологические свидетельства . Эйзенбрауны . ISBN 9781575060422 .
- ^ Д.Т. Поттс (2012). Спутник археологии Древнего Ближнего Востока . п. 285.
- ^ Перейти обратно: а б Пайпетис, SA; Чеккарелли, Марко (2010). Гений Архимеда - 23 века влияния на математику, науку и технику: материалы международной конференции, состоявшейся в Сиракузах, Италия, 8-10 июня 2010 г. Springer Science & Business Media . п. 416. ИСБН 9789048190911 .
- ^ Кларк, Сомерс; Энгельбах, Реджинальд (1990). Древнеегипетское строительство и архитектура . Курьерская компания . стр. 86–90. ISBN 9780486264851 .
- ^ Файэлла, Грэм (2006). Технология Месопотамии . Издательская группа Розен . п. 27. ISBN 9781404205604 .
- ^ Перейти обратно: а б Мури, Питер Роджер Стюарт (1999). Древние месопотамские материалы и промышленность: археологические свидетельства . Эйзенбрауны . п. 4 . ISBN 9781575060422 .
- ^ Арнольд, Дитер (1991). Строительство в Египте: каменная кладка фараонов . Издательство Оксфордского университета. п. 71. ИСБН 9780195113747 .
- ^ Вудс, Майкл; Мэри Б. Вудс (2000). Древние машины: от клиньев до водяных колес . США: Книги XXI века. п. 58. ИСБН 0-8225-2994-7 .
- ^ Вуд, Майкл (2000). Древние машины: от ворчания до граффити . Миннеаполис, Миннесота: Runestone Press. стр. 35, 36 . ISBN 0-8225-2996-3 .
- ^ Кемп, Барри Дж. (7 мая 2007 г.). Древний Египет: Анатомия цивилизации . Рутледж . п. 159. ИСБН 9781134563883 .
- ^ Бейкер, Розали; Бейкер, Чарльз (2001). Древние египтяне: люди пирамид . Издательство Оксфордского университета. п. 23 . ISBN 978-0195122213 .
- ^ Г. Мохтар (1 января 1981 г.). Древние цивилизации Африки . ЮНЕСКО. Международный научный комитет по составлению всеобщей истории Африки. п. 309. ИСБН 9780435948054 . Получено 19 июня 2012 г. - через Books.google.com.
- ^ Фриц Хинтце, Куш XI; стр.222-224.
- ^ «Осадная война в Древнем Египте» . Тур по Египту . Проверено 23 мая 2020 г.
- ^ Бьянки, Роберт Стивен (2004). Повседневная жизнь нубийцев . Издательская группа Гринвуд. п. 227. ИСБН 978-0-313-32501-4 .
- ^ Хамфрис, Джейн; Чарльтон, Майкл Ф.; Кин, Джейк; Саудер, Ли; Альшишани, Фарид (2018). «Плавка железа в Судане: экспериментальная археология в королевском городе Мероэ» . Журнал полевой археологии . 43 (5): 399. дои : 10.1080/00934690.2018.1479085 . ISSN 0093-4690 .
- ^ Коллинз, Роберт О.; Бернс, Джеймс М. (8 февраля 2007 г.). История Африки к югу от Сахары . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521867467 – через Google Книги.
- ^ Эдвардс, Дэвид Н. (29 июля 2004 г.). Нубийское прошлое: археология Судана . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9780203482766 – через Google Книги.
- ^ Хамфрис Дж., Чарльтон М.Ф., Кин Дж., Саудер Л., Алшишани Ф. (июнь 2018 г.). «Плавка железа в Судане: экспериментальная археология в королевском городе Мероэ» . Журнал полевой археологии . 43 (5): 399–416. дои : 10.1080/00934690.2018.1479085 .
- ^ Селин, Хелейн (2013). Энциклопедия истории науки, технологий и медицины в незападных культурах . Springer Science & Business Media . п. 282. ИСБН 9789401714167 .
- ^ Райт, М. Т. (2005). «Эпициклическая передача и Антикитерский механизм, часть 2». Антикварное часовое дело . 29 (1 (сентябрь 2005 г.)): 54–60.
- ^ People's Daily Online (13 июня 2005 г.). Китай воскрешает самый первый в мире сейсмограф . Проверено 13 июня 2005 г.
- ^ Нидхэм, Джозеф (1986), Наука и цивилизация в Китае, Том. 4: Физика и физическая технология, Pt. II: Машиностроение , Кембридж: Издательство Кембриджского университета, стр. 392
- ^ «10 изобретений, которые вы должны знать, пришедших из Византийской империи» . 7 декабря 2021 г.
- ^ «Греческий огонь» .
- ^ Ахмад И. Хасан , Дональд Рутледж Хилл (1986). Исламские технологии: иллюстрированная история , с. 54. Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-42239-6 .
- ^ Лукас, Адам (2006), Ветер, Вода, Работа: древние и средневековые технологии фрезерования , Brill Publishers, стр. 65, ISBN 90-04-14649-0
- ^ Элдридж, Фрэнк (1980). Ветровые машины (2-е изд.). Нью-Йорк: Litton Educational Publishing, Inc., с. 15 . ISBN 0-442-26134-9 .
- ^ Шепард, Уильям (2011). Производство электроэнергии с использованием энергии ветра (1-е изд.). Сингапур: World Scientific Publishing Co. Pte. ООО с. 4. ISBN 978-981-4304-13-9 .
- ^ Таки ад-Дин и первая паровая турбина, 1551 г. н. э. Архивировано 18 февраля 2008 г. на веб-странице Wayback Machine , доступ в Интернете 23 октября 2009 г.; на этой веб-странице имеется ссылка на Ахмада И. Хасана (1976), Таки ад-Дин и арабское машиностроение , стр. 34–5, Институт истории арабской науки, Университет Алеппо .
- ^ Ахмад Ю. Хасан (1976), Таки ад-Дин и арабское машиностроение , стр. 34–35, Институт истории арабской науки, Университет Алеппо.
- ^ Лаквете, Анжела (2003). Изобретение хлопкоочистительной машины: машина и миф в довоенной Америке . Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса. стр. 1–6. ISBN 9780801873942 .
- ^ Пейси, Арнольд (1991) [1990]. Технологии в мировой цивилизации: тысячелетняя история (первое издание MIT Press в мягкой обложке). Кембридж, Массачусетс: MIT Press. стр. 23–24.
- ^ Жмолек, Михаил Эндрю (2013). Переосмысление промышленной революции: пять столетий перехода от аграрного к промышленному капитализму в Англии . БРИЛЛ. п. 328. ИСБН 9789004251793 .
Вращающаяся Дженни была, по сути, адаптацией своего предшественника — прялки.
- ^ Кутсер, Теун (2001), «О предыстории программируемых машин: музыкальные автоматы, ткацкие станки, калькуляторы», Mechanism and Machine Theory , 36 (5), Elsevier: 589–603, doi : 10.1016/S0094-114X(01)00005 -2 .
- ^ Капур, Аджай; Карнеги, Дейл; Мерфи, Джим; Лонг, Джейсон (2017). «Дополнительные громкоговорители: история электроакустической музыки без громкоговорителей» . Организованный звук . 22 (2). Издательство Кембриджского университета : 195–205. дои : 10.1017/S1355771817000103 . ISSN 1355-7718 .
- ^ Профессор Ноэль Шарки, Программируемый робот 13-го века (Архив) , Университет Шеффилда .
- ^ «Эпизод 11: Древние роботы» , Ancient Discoveries , History Channel , получено 6 сентября 2008 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ Говард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение , стр. 184, Техасский университет Press , ISBN 0-292-78149-0
- ^ Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991, стр. 64–9 ( см. Дональд Рутледж Хилл , Машиностроение )
- ^ «Изобретение и влияние парового двигателя» . исследование.com . Проверено 22 марта 2023 г.
- ^ Рональдс, БФ (2016). Сэр Фрэнсис Рональдс: отец электрического телеграфа . Лондон: Издательство Имперского колледжа. ISBN 978-1-78326-917-4 .
- ^ Рональдс, БФ (июль 2016 г.). «Фрэнсис Рональдс (1788–1873): первый инженер-электрик?». Труды IEEE . дои : 10.1109/JPROC.2016.2571358 . S2CID 20662894 .
- ^ Имперский колледж Лондона, Англия : Изучение инженерного дела в Imperial: инженерные курсы предлагаются в пяти основных отраслях техники: авиационной, химической, гражданской, электрической и механической. Есть также курсы по информатике, разработке программного обеспечения, разработке информационных систем, материаловедению и инженерии, горному делу и нефтяному машиностроению.
- ^ Ван Эвери, Кермит Э. (1986). «Авиационная техника». Американская энциклопедия . Том. 1. Гролье Инкорпорейтед. п. 226.
- ^ Уилер, Линд, Фелпс (1951). Джозайя Уиллард Гиббс - История великого разума . Пресс для лука быка. ISBN 1-881987-11-6 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Дальнейшее чтение [ править ]
- Бикс, Эми Сью . Девочки приходят в технику!: История американского инженерного образования для женщин (MIT Press, 2014).
- Хилл, Дональд. История инженерного дела в классические и средневековые времена (Routledge, 2013) о греках, римлянах, византийцах и арабах.
- Ланделс, Джон Г. Инженерное дело в древнем мире (Калифорнийский университет Press, 2000, ред.) ISBN 978-0-520-22782-8
- Лоутон, Брайан, изд. Ранняя история машиностроения - Том. 1 (2004) онлайн ; том 2 (2004) онлайн
- Рэй, Джон и Руди Вольти. Инженер в истории (2001) онлайн
- Роудс, Эдвард, изд. Инженерная Америка: рост американского профессионального класса, 1838–1920 (Вашингтон: Westphalia Press, 2014) 142 стр.
- Смит, Эдгар К. Краткая история военно-морской и морской техники (Cambridge University Press, 2013).
- Ашер, Эбботт Пейсон. История изобретений механики (2-е изд. 1954 г.), онлайн-обзор , 450 стр.
Внешние ссылки [ править ]
- История техники в Университете Миннесоты
