1.Промышленная революция ХVIII-ХIХ в.
В период от раннего средневековья до последней трети ?VIII в. основной формой технологического процесса являлась простая кооперация труда. Технические средства, характерные для ремесла того времени, были примитивны и неуклюжи. Технологические машины, которые только стали появляться, были второстепенны, основой было ремесленное искусство. Развитие машин в позднем средневековье и в начале Нового времени имело огромное значение для возникновения крупной мануфактуры.
Родиной промышленного переворота является Англия, здесь раньше, чем в других странах (за исключением Голландии), в середине XVII в., произошла буржуазная революция. Она устранила препятствия для развития капитализма. Среди факторов, стимулировавших развитие промышленного производства, науки и техники можно назвать следующие.
В XVIII в. мануфактурная система стала себя изживать. Ручной труд не отвечал потребностям производства и запросам потребителей. Требовалась новая техническая база, соответствующая капиталистическому производству.
Выдвигались новые требования к подготовке кадров. Промышленность нуждалась в инженерах и техниках, которых стали готовить в университетах Глазго, Эдинбурга, Королевском институте в Лондоне, а также в реальных средних школах в промышленных центрах Англии.
Правительство Великобритании понимало, что обойти конкурентов можно лишь создав современное фабричное производство и наладив выпуск качественной и недорогой продукции. Англии удалось, в первую очередь за счет ограбления колоний, накопить достаточное количество свободного капитала, и в результате в стране не только создаются условия для развития промышленности и торговли, но и субсидируются научные исследования, поощряется практическое внедрение в производство технических изобретений и усовершенствований.
В Англии промышленный переворот охватил вторую половину XVIII – первую четверть XIX в. и имел несколько направлений.
1.1 Первый этап промышленного переворота.
Первоначально усовершенствования и изобретения затронули ткачество. В 1730-е гг. механик Дж. Кей создал «летающий челнок», вдвое повысивший производительность труда. Этот станок приводился в действие ткачом при помощи шнура и блока. В 1780-х – начале 1790-х гг. Э. Картрайтом было создано несколько моделей механического ткацкого станка. Его применение позволило в 40 раз превзойти производительность ручного станка. Параллельно шло совершенствование прядения. В 1765 г. ткач и плотник Дж. Харгривс создал вертикальную прялку «Дженни», названную в честь дочери. Это была своеобразная комбинация самопрялки и вытяжного пресса, освобождавшего руку рабочего для одновременной работы сначала на 8, 16, а затем 80 и более веретен. Она давала хотя и тонкую, но непрочную нить. Ватерная машина Т. Хайнса (1767), приводимая в движение водой, давала прочную, но толстую нить. Мюль-машина С. Кромптона (1779) обладала преимуществами первых двух машин, но имела уже 400 веретен и пряла тонкую и прочную нить. Химик К. Бертолле (1785) применил хлор при отбеливании полотна, Т. Белл предложил окраску тканей с помощью вращающегося валика с вырезанным на нем рисунком. Неуклонный рост производства машин выявил очередное направление промышленного переворота – усовершенствование металлургического процесса. Так, инженер А. Дерби для получения высококачественного чугуна стал добавлять во время плавления к железной руде вместо древесного каменный уголь и погашенную известь (1735). Г. Корт получил патент на преобразование чугуна в малоуглеродное тестообразное железо –пудлингование (1784).
Складывалась своеобразная тесная цепочка взаимного стимулирования производственного развития страны. Спрос на каменный уголь ускорил развитие угольной промышленности –выплавка чугуна и добыча каменного угля возросли в четыре раза. Этим, в свою очередь, подталкивалось транспортное строительство, в том числе водное, значительно сокращались расходы на транспорт. Между тем широкая транспортная сеть способствовала росту внутренней торговли, что вело к накоплению капитала и стимулировало дальнейшее расширение производства.
1.2 Второй этап промышленного переворота.
Третьим направлением промышленного переворота стало развитие машинной индустрии и существенный рост промышленного производства. Это привело к созданию универсального двигателя, который в начальный период промышленного переворота имел следующие черты: «универсальный двигатель должен был отдавать работу в форме одновременного, непрерывного и равномерного вращательного движения» [3,C.148]. Потребность в такого рода двигателе была необычайно острой, поэтому его разработкой занимались инженеры и изобретатели во многих странах. Процесс его создания имеет длительную историю. Наибольший вклад в его изобретение внесли Гюйгенс, Папен, Вустер, Севери, Ньюкамен, Ползунов, Уатт.
Создание универсального двигателя привело к появлению в Англии машиностроительной отрасли промышленности. Новые приемы обработки металлов позволили наладить выпуск стандартных деталей машин и механизмов. Показателем завершения промышленного переворота стало начало процесса производства машин машинами. В 1794 г. Г. Модсли сконструировал первые металлообрабатывающие станки. Затем появились прессы, молоты и т. д.
2. Образование в России в XVIII – второй половине XIX в.
Хотя промышленность в России из-за крепостного права развивалась медленно, ситуация стала несколько меняться в лучшую сторону при Екатерине II. За годы ее царствования количество фабрик и заводов увеличилось более чем вдвое. Как следствие, возрастала и потребность в инженерных кадрах. Но инженеров не хватало. Их число восполнялось за счет иностранных специалистов; инженерные функции вынуждены были брать на себя фабриканты; контроль за наличием формальных удостоверений квалификации специалистов был достаточно слабым. Инженерные должности часто занимали практики.
Большую роль в подготовке гражданских инженеров сыграл открытый в 1773г. Горный институт. Помимо общеобразовательных и технических специальных знаний институт давал хорошую светскую подготовку: воспитанники обучались музыке, танцам, фехтованию. Обучение было военизированным, дисциплина – строжайшей. Учебный год начинался в июле и прерывался двумя каникулами: 18 декабря – 6 января и 10 июня – 1 июля. Позитивные изменения в высшем инженерном образовании можно отнести к 1830-м гг. Это было связано, в первую очередь, с началом промышленного переворота, т. е. заменой ручного труда машинным. Строительство новых фабрик и заводов и переоснащение машинной техникой старых требовало профессиональных знаний. Кроме того, с середины XIX в. В России стало строиться много железных дорог, создание и эксплуатация которых также требовали профессиональной инженерной подготовки. К этому времени наконец-то был подготовлен русский преподавательский корпус. С этого же времени стали формироваться такие черты высшего отечественного образования, как глубокая фундаментальная подготовка по математике, инженерным специальностям и иностранным языкам (обучались нескольким языкам).
За образец инженерного вуза правительством был взят Институт инженеров путей сообщения, открытый в 1809 г. Здесь на высоком уровне шла подготовка специалистов. Одной из причин того, что студенты имели глубокие знания, было то, что многие преподаватели вуза активно занимались научно-исследовательской работой и привлекали к своим изысканиям студентов. Так, один из талантливых выпускников этого вуза,
инженер Журавский (1821–1891), был первым, кто предложил метод расчета напряжений, возникающих в элементах мостов от подвижной нагрузки. Он также уточнил теорию изгиба балок. Его метод определения касательных напряжений в балках теперь является общепризнанным и представлен во всех учебниках по сопротивлению материалов. Инженеры и преподаватели этого вуза строили многие мосты через Неву. Следовательно, обучение сопротивлению материалов и строительной механике в России в середине XIX в. осуществлялось на высоком уровне. Широкая инженерная подготовка позволяла выпускникам браться за решение сложных инженерных задач.
В 1828 г. был открыт Технологический институт в Санкт-Петербурге, в 1868 г. – Московское техническое училище (МТУ). МТУ было одним из первых в мире, где началось преподавание аэродинамики и где студенты выполняли работы в аэродинамической лаборатории. Изучались сложные теоретические курсы, которых не было в технических учебных заведениях других стран. Российские вузы были хорошо обеспечены учебной литературой (русской и переводной). Специфика российской инженерной школы состояла в том, что по заданию промышленности и государства профессора выполняли научные разработки. Например, по заданию правительства в Институте путей сообщения проводились испытания новых локомотивов и исследование контактных напряжений в рельсовом пути. Обучение во всех инженерных вузах продолжалось 5 лет. На учебу принимались после вступительных экзаменов. Конкурсы были большие: в конце XIX в. – в среднем 4,4 чел. на место [10, C.79]. Успеваемость студентов напрямую была связана с их будущей карьерой. Так, например, выпускники Петербургского технологического института, специалисты-механики и химики, окончившие полный курс с удовлетворительными оценками, получали звание технолога 2-го разряда и выходили из податного состояния; окончившие «с успехом» – технолога 1-го разряда и звание почетного личного гражданина. К концу XIX в. выпускники технологического института добились права поступать на гражданскую службу, т. е. получать чины не более 10 класса в зависимости от успеваемости.
Престиж преподавателя вуза был высок. Многие из профессоров были известными учеными. Так, профессором Санкт-Петербургского технологического института Н.П. Петровым были заложены основы гидродинамической теории трения, впервые объяснившей действие смазки в подшипнике.
Атмосфера студенческой жизни в 1830–1840-е гг. была очень здоровой. Значительная часть студентов хотела получить знания, чтобы лучше служить России. Поэтому много занимались самостоятельно, возникали студенческие кружки и общества, шли постоянные споры. Студенты много внимания уделяли занятиям. «Недельная нагрузка составляла от 18 часов на первом курсе юридического факультета до 45 часов на 5 курсе медицинского. Лекции читались с 9 до 14 часов в больших аудиториях, где собиралось по 200 и более человек. Как только аудитория открывалась, в нее врывались студенты, чтобы захватить место поближе к кафедре. Некоторые оставляли на занятом месте фуражку, и тогда оно было неприкосновенно, оставленную же тетрадку могли смахнуть. Большинство профессоров читало самостоятельные курсы, их приходилось записывать дословно, ибо литографированных лекций еще не было» [1, C.37].
Студенты делились на своекошных (учились за деньги) и казеннокошных (учились бесплатно). Последние по окончании вуза должны были несколько лет провести на государственной службе. Более того, в год на их содержание выделялось 200 руб. Сначала выдавали деньги, а потом стали кормить. Кормили хорошо (герой фильма «Женитьба Бальзаминова», коллежский асессор Бальзаминов, в год получал 100 руб.). Студенты-отличники, кроме стипендии, дополнительно получали 500 руб. в год. (Для сравнения: учитель гимназии получал в месяц 250 руб. Корова стоила около 50 руб. Обед в ресторане с вином –около 7 руб.).
Распорядок дня у казеннокошных студентов МГУ, проживавших в студенческом общежитии, был следующим: подъем в 7 утра, в 8 – чай с булками, в 14.30 – обед, после которого до ужина (20 ч) студенты занимались у себя в комнатах, в 23 ч – отбой.
«Самым замечательным днем жизни студентов Московского государственного университета было 12 января – Татьянин день. Толпы студентов ходили в этот день по Москве до поздней ночи, ездили, обнявшись, втроем, вчетвером на одном извозчике, горланя песни. И полиция в этот день студентов не арестовывала. 12 января утром проходил торжественный акт в университете, после чего студенты выливались на Б. Никитскую и толпами, распевая «Gaudeamus», двигались к Никитским воротам и Тверскому бульвару в излюбленные свои пивные. Зарядившись в пивных, уже с пением «Дубинушки» студенты спускались на Трубную площадь и направлялись в роскошный «Эрмитаж», хозяин которого, француз Оливье, отдавал свой ресторан для студенческой гулянки. Из ресторана предварительно уносилась дорогая мебель, ставились простые деревянные стулья и табуретки, пол посыпался опилками, в буфете оставляли только холодные кушанья, водку, пиво, дешевое вино. Студенты шумно праздновали Татьянин день, произносились смелые речи. Непрерывно звучали тосты, дым стоял коромыслом. Приходили любимые профессора, восторженно встречаемые студенческой толпой. Все это длилось до позднего вечера» [1, C.53].
Каково же было положение инженера в обществе?
В середине XIX в. в России было 6 инженерно-технических институтов, а развивающаяся промышленность остро нуждалась в инженерных кадрах. Их дефицит приводил к жесткой регламентации их распределения и использования по окончании высших учебных заведений. Так, если выпускники университетов принимались на гражданскую службу свободно, то выпускники горного института обязывались отработать по специальности 10 лет, было запрещено перемещать таких специалистов в другое ведомство.
Кроме диплома вуза, подтверждающего профессиональную компетентность, инженеры получали патенты на гражданский чин, если они служили, или ученые степени (студент, кандидат, магистр, доктор). Законом 1857 г. закрепление выпускников втузов за полученной специальностью распространялось и на другие инженерные институты. Только по прошествии определенного (для разных вузов – разного) числа лет инженеры получали аттестат. Лица, не имеющие аттестатов, допускались к замещению низших должностей по горному делу (чертежников, урядников и др.) только в том случае, если выдержат специальный экзамен при Институте корпуса горных инженеров.
«Материальное положение инженеров было хорошим. Управляющий рудником или заводом получал жалование в 20 тыс. руб. в год и, кроме того, имел казенную квартиру. Зарплата инженера такого ранга превышала зарплату рабочего в 100 раз. Однако управляющие составляли высший эшелон инженерного корпуса, основная же масса специалистов имела доходы более скромные. В столицах технический специалист зарабатывал от 175 до 350 руб. в месяц (т. е. от 2,1 тыс. до 4,2 тыс. руб. в год)» [10, C.85].
Герой романа Н.Г. Гарина-Михайловского «Инженеры» в первый же год своей работы после окончания института зарабатывал 200–300 руб. в месяц, т. е. примерно в 10 раз больше рабочего. Низшие инженерные должности (например, мастер) оплачивались в 2–2,5 раза больше рабочего. Итак, материальное положение инженеров в XIX в. было таким, что приближало их по уровню доходов к наиболее обеспеченным слоям общества. Чтобы подчеркнуть свою исключительность и принадлежность к престижной профессии, инженеры носили униформу, которая отчетливо указывала на военное происхождение профессии. Общие черты профессиональной одежды – фуражка и мундир.
Престиж инженера в обществе постоянно рос. Это было вызвано целым рядом причин: во-первых, профессия заводского инженера была новой и достаточно редкой (всего 12 тыс. чел. на всю Россию), т. е. профессия инженера в то время была столь же уникальна, как космонавта – сейчас.
Во-вторых, в связи с развитием производства профессия инженера была дефицитной. В-третьих, уровень образования инженеров в многомиллионной массе безграмотного населения России был очень высоким. Дипломированные инженеры относились к интеллектуальной элите общества. Такому положению способствовал характер технического образования в XIX в., которое отличалось универсализмом и отличной общеобразовательной подготовкой. В сознании людей это были интеллигенты, причем интеллигенты высшей пробы. В-четвертых, доходы инженеров ставили их порой на один уровень с власть имущими, и, следовательно, престиж профессии рос. Все это породило образ инженера как богатого, много знающего человека, от которого зависело, будут или не будут работать машина, завод, вся индустрия.
3.Русские инженеры и изобретатели
Как упоминалось выше, гражданских инженеров в России вплоть до середины XVIII в. было очень мало, а деятельность немногочисленных специалистов правительством страны недооценивалась. Между тем в России были талантливые изобретатели и инженеры.
Андрей Константинович Нартов (1693–1756) – один из замечательных русских механиков и изобретателей XVIII в., родился 28 марта (7 апреля) 1693 г. С 16 лет работал токарем в мастерской Московской школы математико-навигацких наук, помещавшейся в Сухаревской башне. В 1712 г. Петр I вызвал Нартова в Петербург, где определил его в собственную «токарню» и затем не расставался с ним до самой своей смерти. В начале 1718 г. Нартов сделал «оригинальную инвенцию» – уникальный, единственный в то время станок с суппортом для вытачивания сложнейших рисунков («роз») на выпуклых поверхностях. До изобретения Нартова при работе на станке резец зажимали в специальную поддержку, которая передвигалась вручную, или еще проще – резец держали в руке. Так было во всей Европе. И качество изделия целиком зависело от руки, силы и умения мастера. Нартов изобрел механизированный суппорт (от позднелатинского supporto – поддерживаю), принцип действия которого не изменился и до сегодняшнего дня. «Педесталец» – так назвал свой механизированный резцедержатель Нартов – суппорт перемещался при помощи винтовой пары, то есть винта, вкручивающегося в гайку. Теперь резец держала уверенная «железная рука». Создание суппорта являлось, по существу, тем достижением технической мысли, которое было необходимо для того, чтобы перейти от ремесла и мануфактуры к крупной машинной промышленности. Андрей Нартов создал разнообразные станки с суппортами, не просто заменяющими человеческую руку, а позволяющими автоматически выполнять сложные и тонкие операции по обработке металла, которые далеко превосходят все то, что может быть выполнено резцом, находящимся непосредственно в руках рабочего. В 1720-х гг. Нартов уже начал создавать замечательные машины для изготовления металлических деталей других машин. Так, в 1721 г. он построил станок для нарезания зубьев колес. На своих станках Андрей Константинович создавал красивые вазы, бокалы, светильники, настенные и настольные украшения, модные в то время. Незначительная часть их сохранилась в Эрмитаже, но большинство произведений токарно-прикладного искусства, созданных А.К. Нартовым, утрачено.
Были в России и другие талантливые инженеры-самоучки, создавшие и воплотившие в жизнь выдающиеся инженерные проекты. Одним из таких самородков был Иван Иванович Ползунов (1728–1766). И.И. Ползунов родился в 1728 г. на Урале, на берегах Исети в Екатеринбурге. Документы сообщают, что отец Ползунова, солдат Екатеринбургской роты, был родом из крестьян. Ему принадлежит заслуга создания в Змеиногорске в 1754 г. одной из первых, если не первой в России, установки, в которой вода, приводящая в движение колеса, подается по особому каналу на большое расстояние от плотины. В апреле 1763 г. И.И. Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов Порошину предложение о постройке изобретенной им «огнедействующей» машины для заводских нужд. Проект машины был основан на достижениях науки и техники того времени. Особенно помогли ему труды М.В. Ломоносова, использованные для обоснования проекта машины. Не ограничиваясь теоретическим изучением, И.И. Ползунов провел много опытов, исследовал воду и пар, взвешивал воздух, отлично разобрался в тепловых вопросах. По принципу действия «огнедействующая» машина И.И. Ползунова относилась к особому типу паровых машин – к так называемым пароатмосферным машинам. Устанавливая два цилиндра, он обеспечил возможность удобного получения в такой машине непрерывно развиваемой полезной работы. Так был изобретен первый тепловой двигатель для заводских нужд, который легко можно было приспособить для привода разнообразных машин. Этот двигатель можно было сооружать в любом месте, и притом такой мощности, какая была необходима.
