История инженерии - History of engineering

Паровой двигатель Вт , основная движущая сила в промышленной революции , подчеркивает важность техники в современной истории. Эта модель выставлена ​​в главном здании ETSIIM в Мадриде, Испания.

Концепция инженерии существует с древних времен , как люди , сформулированными фундаментальные изобретения , такие как шкив , рычаг , и колеса . Каждое из этих изобретений соответствует современному определению инженерии, использующему основные механические принципы для разработки полезных инструментов и объектов.

Сам термин « инженерия » имеет гораздо более позднюю этимологию, происходящую от слова « инженер» , которое восходит к 1325 году, когда инженер (буквально тот, кто управляет двигателем ) первоначально называл «конструктор военных двигателей». В этом контексте термин «двигатель», который в настоящее время устарел, относится к военной машине, т.е. е. , механическое приспособление, используемое на войне (например, катапульта ). Само слово «двигатель» имеет еще более древнее происхождение, в конечном итоге происходит от латинского ingenium (около 1250 г.), что означает «врожденное качество, особенно умственная сила, следовательно, умное изобретение».

Позже, когда проектирование гражданских сооружений, таких как мосты и здания, превратилось в техническую дисциплину, термин гражданское строительство вошел в лексикон как способ различать тех, кто специализируется на строительстве таких невоенных проектов, и тех, кто занимается более старой дисциплиной. от военной техники (в первоначальном значении этого слова «технические» , теперь в значительной степени устарели, с известными исключениями, которые сохранились до наших дней , таких как военно - инженерного корпуса, д. г. , то У. С. Инженерный корпус армии ).

Древняя эпоха

В зиккураты из Месопотамии , что пирамиды и Фарос в Александрии в Древнем Египте , городов цивилизации долины Инда , на Акрополь и Парфенон в Древней Греции , в водопроводы , Via Appia и Колизей в Римской империи , Теотиуакан , города и пирамиды из Империи майя , инков и ацтеков , а также Великая Китайская стена и многие другие 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 с доисторических времен. Колесо , вместе с колесом и осью механизмом, было изобретено в Месопотамии (современный Ирак) в течение 5 - го тысячелетия до нашей эры. Рычаг механизм впервые появился около 5000 лет назад в Ближнем Востоке , где она была использована в простом масштабе баланса и перемещать большие объекты в древнеегипетской технологии . Рычаг также использовался в водоподъемном устройстве shadoof , первой крановой машине, которая появилась в Месопотамии около 3000 г. до н.э., а затем в древнеегипетских технологиях около 2000 г. до н.э. Самые ранние свидетельства использования шкивов относятся к Месопотамии в начале 2-го тысячелетия до нашей эры и в Древнем Египте во время Двенадцатой династии (1991–1802 гг. До н.э.). Винт , последний из простых машин , которые будут изобретены, впервые появился в Месопотамии во время нео-ассирийского периода (911-609) до н. В египетские пирамиды были построены с использованием трех из шести простых машин, наклонной плоскости, клин, и рычаг, чтобы создать структуры , как в Великой Пирамиды в Гизе .

Самый ранний архитектор, известный по имени - Имхотеп . В качестве одного из должностных лиц фараона , Джосера , он , вероятно , разработан и руководил строительством пирамиды Джосера (а ступенчатая пирамида ) в Саккаре в Египте около 2630 - 2611 до н.э. . Возможно, он также был ответственным за первое известное использование колонн в архитектуре .

Куш разработал сакию в 4 веке до нашей эры, которая полагалась на силу животных, а не на энергию человека. Резервуары в виде хафиров были созданы в Куше для увеличения орошения. Саперы использовались для строительства дамб во время военных походов. Предки кушитов построили храмы между 3700 и 3250 годами до нашей эры. Блумеры и доменные печи также были созданы в меройский период .

Самые первые практические водные машины, водяное колесо и водяная мельница , впервые появились в Персидской империи , на территории нынешних Ирака и Ирана, к началу 4 века до нашей эры.

Древняя Греция разрабатывала машины как в гражданской, так и в военной сфере. Механизм Antikythera , ранние известная модель механических АВМ , и механические изобретения из Архимеда , являются примерами греческого машиностроения. Некоторые изобретения Архимеда, а также механизм Antikythera, требовали глубоких знаний о дифференциальной передаче или планетарной передаче , двух ключевых принципах теории машин, которые помогли разработать зубчатые передачи промышленной революции и до сих пор широко используются в различных областях, таких как робототехника и автомобилестроение .

Китайская и римская армии использовали сложные военные машины, включая баллисту и катапульту . В средние века был разработан Требушет . В 132 году эрудит Чжан Хэн изобрел сейсмоскоп для обнаружения землетрясений, который не был изобретен нигде в мире до 1100 лет спустя.

« Синьлунь» Хуан Тана - это самый ранний текст, описывающий ударное молотковое устройство, приводимое в действие гидравликой (то есть водяное колесо), которое использовалось для измельчения и обработки зерна.

Средний возраст

Первые практические ветряные машины, ветряные мельницы и ветряные насосы , впервые появились в мусульманском мире во время Золотого века ислама , на территории нынешних Иран, Афганистана и Пакистана, к 9 веку нашей эры. Самой первой практической паровой машиной была паровая турбина с паровым домкратом , описанная в 1551 году Таки ад-Дин Мухаммадом ибн Маруфом в Османском Египте .

Хлопкоочистительный был изобретен в Индии в 6 веке н.э., а прялка была изобретена в исламском мире в начале 11 -го века, оба из которых имеют основополагающее значение для роста хлопчатобумажной промышленности . Прялка также была предшественницей прялки Дженни , которая была ключевым событием во время ранней промышленной революции 18 века. Коленчатый вал и распределительный вал были изобретены Аль-Джазари в Северной Месопотамии около 1206, и они позже стали центральными современным оборудованием , таких как паровой двигатель , двигатель внутреннего сгорания и автоматического управление .

Самые ранние программируемые машины были разработаны в мусульманском мире. Музыкальный секвенсор , программируемый музыкальный инструмент , был самым ранним типом программируемой машины. Первым музыкальным секвенсором был автоматизированный флейтист , изобретенный братьями Бану Муса , описанный в их Книге изобретательных устройств в 9 веке. В 1206 году Аль-Джазари изобрел программируемые автоматы / роботы . Он описал четырех музыкантов- автоматов , включая барабанщиков, управляемых программируемой драм-машиной , где их можно было заставить играть разные ритмы и разные паттерны ударных. Часы замок , A hydropowered механические астрономические часы изобретен Al-Джазари, был первым программируемым аналоговым компьютером .

Аль-Джазари построил пять машин для перекачивания воды для королей турецкой династии Артукидов и их дворцов . Помимо более чем 50 оригинальных механических устройств, Аль-Джазари также разработал и внедрил инновации в сегментные шестерни, механическое управление, спусковые механизмы, часы, робототехнику и протоколы для методов проектирования и производства.

Европейский ренессанс

Первая паровая машина была построена в 1698 году инженером-механиком Томасом Савери . Разработка этого устройства привела к промышленной революции в ближайшие десятилетия, положив начало массовому производству .

С появлением инженерной профессии в 18 веке этот термин стал более узко применяться к областям, в которых для этих целей применялись математика и естественные науки. Точно так же, помимо военного и гражданского строительства, в инженерное дело вошли области, известные тогда как механика .

Следующие изображения представляют собой образцы из колоды карт, иллюстрирующих инженерные инструменты в Англии в 1702 году. Они иллюстрируют ряд инженерных специальностей, которые в конечном итоге стали известны как гражданское строительство , машиностроение , геодезия и геоматика и так далее.

На каждой карточке есть подпись, объясняющая назначение инструмента:

  • Четверка сердец: морской квадрант

  • Девять бриллиантов: Дьялы (циферблаты)

  • Шесть бубен: Циркумферент

  • Восемь бриллиантов: Компас

  • Король пик: Сферы

  • Червовый валет: геодезическое колесо и цепи

  • Пиковый валет: Ливелл

  • Один из бриллиантов: математические инструменты

  • Бубновая королева: проекции сферы

  • Пиковая дама: астрономический квадрант

  • Тройка бубен: Калибр (калибры)

  • Две булавы: Теодолет и полукруг

Современная эра

Изобретения Томаса Савери и шотландского инженера Джеймса Ватта положили начало современному машиностроению . Развитие специализированных машин и инструментов для их обслуживания во время промышленной революции привело к быстрому росту машиностроения как в Великобритании, так и за рубежом.

Дисциплина « Электротехника» была сформирована экспериментами Алессандро Вольта в 19 ​​веке, экспериментами Майкла Фарадея , Георга Ома и других и изобретением электродвигателя в 1872 году. Электротехника стала профессией в конце 19 века. Практики создали глобальную сеть электрического телеграфа, и первые институты электротехники, 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 можно преобразовать мир с помощью электричества.

Работа Джеймса Максвелла и Генриха Герца в конце 19 века дала начало области электроники . Более поздние изобретения вакуумной лампы и транзистора еще больше ускорили развитие электроники до такой степени, что инженеры-электрики и электронщики в настоящее время превосходят по численности своих коллег по любой другой инженерной специальности.

Химическая инженерия , как и ее аналог машиностроения, развивалась в 19 веке во время промышленной революции . 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, посвященная разработке и крупномасштабному производству химикатов на новых промышленных предприятиях. Роль инженера-химика заключалась в проектировании этих химических заводов и процессов.

Авиационная инженерия занимается проектированием самолетов, в то время как аэрокосмическая инженерия - это более современный термин, который расширяет сферу охвата дисциплины, включая дизайн космических аппаратов . Его происхождение 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 с некоторыми концепциями и навыками, заимствованными из других областей техники. Всего через десять лет после успешных полетов братьев Райт в 1920-е годы произошло широкое развитие авиационной техники за счет разработки военных самолетов времен Первой мировой войны . Между тем, исследования по фундаментальной науке продолжались, сочетая теоретическую физику с экспериментами.

Первый доктор технических наук (технически, прикладных наук и инженерии ), присужденный в Соединенных Штатах, получил Уиллард Гиббс в Йельском университете в 1863 году; это также был второй доктор наук, присужденный в США.

В 1990 году, с развитием компьютерных технологий, первая поисковая машина была построена компьютерным инженером Аланом Эмтаджем .

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Бикс, Эми Сью. Girls Coming to Tech !: История инженерного образования женщин в Америке (MIT Press, 2014)
  • Хилл, Дональд. История инженерной мысли в классические и средневековые времена (Routledge, 2013), о греках, римлянах, византийцах и арабах.
  • Лоутон, Брайан, изд. Ранняя история машиностроения - Vol. 1 (2004 г.) онлайн ; том 2 (2004) онлайн
  • Рэй, Джон и Руди Вольти. Инженер по истории (2001) онлайн
  • Родос, Эдвард, изд. Engineering America: The Rise of the American Professional Class, 1838–1920 (Вашингтон: Westphalia Press, 2014) 142 стр.
  • Смит, Эдгар К. Краткая история военно-морского и морского машиностроения (Cambridge University Press, 2013)
  • Ашер, Эбботт Пейсон. История механических изобретений (2-е изд. 1954), 450 стр. Онлайн-обзор

внешние ссылки