История инженерии - History of engineering

В Паровой двигатель ватта, главный драйвер в Индустриальная революция, подчеркивает важность инженерии в современной истории. Эта модель выставлена ​​в главном здании ETSIIM в Мадриде, Испания.

В концепция техники существует с древних времен, когда люди изобрели фундаментальные изобретения, такие как шкив, рычаг, и рулевое колесо. Каждое из этих изобретений соответствует современному определению инженерии, используя основные механические принципы для разработки полезных инструменты и объекты.

Период, термин инженерное дело сам по себе имеет гораздо более позднюю этимологию, происходящую от слова инженер, который восходит к 1325 году, когда инженер (буквально тот, кто управляет двигатель) первоначально назывался «конструктор военных двигателей».[1] В этом контексте термин «двигатель», который сейчас устарел, относится к военной машине, я. е., механическое приспособление, используемое на войне (например, катапульта ). Само слово «двигатель» имеет еще более древнее происхождение, в конечном счете происходящее от латинский Ingenium (ок. 1250 г.), что означает «врожденные качества, особенно умственные способности, 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, и тех, кто занимается более старой дисциплиной военная техника (первоначальное значение слова «инженерия», ныне в значительной степени устаревшее, за заметными исключениями, сохранившимися до наших дней, такими как военно-инженерный корпус, е. г., то Инженерный корпус армии США ).

Древняя эпоха

В зиккураты из Месопотамия, то пирамиды и Фарос Александрийский в древний Египет, города Цивилизация долины Инда, то Акрополь и Парфенон в древняя Греция, то акведуки, Через Аппиа и Колизей в Римская империя, Теотиуакан, города и пирамиды майя, Инки и Ацтеков Империи и Великая китайская стена, среди многих других, являются свидетельством изобретательности и мастерства древних гражданских и военных инженеров.

Шесть классических простые машины были известны в древний Ближний Восток. В клин и наклонная плоскость (рампа) были известны с доисторический раз.[4] В рулевое колесо, вместе с колесо и ось механизм, был изобретен в Месопотамия (современный Ирак) в 5-м тысячелетии до нашей эры.[5] В рычаг механизм впервые появился около 5000 лет назад в Ближний Восток, где он использовался в простом шкала баланса,[6] и перемещать большие предметы в древнеегипетские технологии.[7] Рычаг также использовался в журавль водоподъемное устройство, первое кран машина, появившаяся в Месопотамии около 3000 г. до н.э.,[6] а затем в древнеегипетские технологии около 2000 г. до н.э.[8] Самое раннее свидетельство шкивы датируются Месопотамией в начале 2-го тысячелетия до нашей эры,[9] и древний Египет вовремя Двенадцатая династия (1991-1802 гг. До н.э.).[10] В винт, последняя из простых изобретенных машин,[11] впервые появился в Месопотамии во время Нео-ассирийский период (911-609) до нашей эры.[12] В Египетские пирамиды были построены с использованием трех из шести простых машин, наклонной плоскости, клина и рычага, для создания таких конструкций, как Великая пирамида в Гизе.[13]

Самый ранний архитектор, известный по имени Имхотеп.[3] Как сказал один из чиновников фараон, Джозер, вероятно, он спроектировал и руководил строительством Пирамида Джосера (а Ступенчатая пирамида ) в Саккара в Египет около 2630 -2611 г. до н.э..[14] Он также мог быть ответственным за первое известное использование столбцы в архитектура.[15]

Куш разработал Сакия в 4 веке до нашей эры, которые полагались на силу животных, а не на энергию человека.[16] Водохранилища в виде Хафиры были разработаны в Куше для увеличения орошения.[17] Саперы были использованы для строительства дороги во время военных походов.[18] Кушитские предки построили Speos между 3700 и 3250 гг. до н. э.[19] Bloomeries и доменные печи также были созданы во время Меройский период.[20][21][22][23]

Самый ранний практический водный машины, водяное колесо и водяная мельница, впервые появился в Персидская империя, на территории нынешнего Ирака и Ирана, к началу 4 века до нашей эры.[24]

Древняя Греция разработаны машины как в гражданской, так и в военной сфере. В Антикитерский механизм, ранняя известная модель механического аналоговый компьютер, а механический изобретения из Архимед, являются примерами греческого машиностроения. Некоторые изобретения Архимеда, а также антикиферский механизм требовали глубоких знаний дифференциальная передача или планетарная передача, два ключевых принципа теории машин, которые помогли разработать зубчатые передачи промышленной революции и до сих пор широко используются в различных областях, таких как робототехника и автомобилестроение.[25]

Китайская и римская армии использовали сложную военную технику, включая Баллиста и катапульта. В средние века Требуше был развит.

Средний возраст

Самый ранний практический ветряной машины, мельница и насос ветра, впервые появился в Мусульманский мир вовремя Исламский золотой век, на территории нынешнего Ирана, Афганистана и Пакистана к 9 веку нашей эры.[26][27][28][29] Самый ранний практический на паровой тяге машина была паровой домкрат паровая турбина, описанный в 1551 г. Таки ад-Дин Мухаммад ибн Ма'руф в Османский Египет.[30][31]

В хлопкоочистительный был изобретен в Индии в 6 веке нашей эры,[32] и прялка был изобретен в Исламский мир к началу 11 века,[33] оба из них были фундаментальными для роста хлопковая промышленность. Прялка также была предшественницей крутится Дженни, что было ключевым событием в начале Индустриальная революция в 18 веке.[34] В коленчатый вал и распредвал были изобретены Аль-Джазари в Северная Месопотамия около 1206 г.,[35][36][37] и позже они стали центральными в современном оборудовании, таком как паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания и автоматическое управление.[38]

Раннее программируемые машины были развиты в мусульманском мире. А музыкальный секвенсор, программируемый музыкальный инструмент, был самым ранним типом программируемой машины. Первый музыкальный секвенсор был автоматизированным флейта игрок изобретен Бану Муса братья, описанные в их Книга гениальных устройств, в 9 веке.[39][40] В 1206 году Аль-Джазари изобрел программируемый автоматы /роботы. Он описал четыре автомат музыканты, в том числе барабанщики, управляемые программируемым драм-машина, где их можно было заставить играть разные ритмы и разные барабанные партии.[41] В часы замка, а гидроэнергетический механический астрономические часы изобретенный Аль-Джазари, был первым программируемый аналоговый компьютер.[42][43][44]

Аль-Джазари построил пять машин для перекачивания воды для королей турецкий Династия Артукидов и их дворцы. Помимо более 50 оригинальных механических устройств, Аль-Джазари также разработали и внедрили инновации в сегментные шестерни, механическое управление, спусковой механизм механизмы, часы, робототехника и протоколы для методов проектирования и изготовления.

Европейский ренессанс

Первый паровой двигатель был построен в 1698 году инженер-механик Томас Савери. Развитие этого устройства привело к Индустриальная революция в ближайшие десятилетия, учитывая начало массовое производство.

С развитием инженерии как профессия в 18 веке этот термин стал более узко применяться к областям, в которых математика и наука применялись для этих целей. Точно так же, помимо военного и гражданского строительства, области, известные тогда как механика стал частью инженерии.

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 Джеймс Ватт дала начало современным Машиностроение. Разработка специализированных машин и инструментов для их обслуживания во время промышленной революции привела к быстрому росту машиностроения как на его родине. Британия и за границу.[3]

Дисциплина Электротехника был сформирован экспериментами Алессандро Вольта в 19 ​​веке эксперименты Майкл Фарадей, Георг Ом и другие, а также изобретение электрический двигатель в 1872 году. Электротехника стала профессией в конце 19 века. Практикующие создали глобальную электрический телеграф сеть и первые институты электротехники, поддерживающие новую дисциплину, были основаны в Великобритании и США. Хотя точно определить первого инженера-электрика невозможно, Фрэнсис Рональдс впереди всех, кто создал первую работающую систему электрического телеграфа в 1816 году и задокументировал свое видение того, как можно преобразовать мир с помощью электричества.[45][46]

Работа Джеймс Максвелл и Генрих Герц в конце 19 века дала начало области Электроника. Более поздние изобретения вакуумная труба и транзистор 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.[3]

Химическая инженерия, как и его аналог Машиностроение, разработанное в 19 веке во время Индустриальная революция.[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, посвященная разработке и крупномасштабному производству химикатов на новых промышленных предприятиях.[3] Роль инженера-химика заключалась в проектировании этих химических заводов и процессов.[3]

Авиационная инженерия занимается самолет дизайн в то время как Аэрокосмическая техника - это более современный термин, который расширяет границы дисциплины, включая космический корабль дизайн.[47] Его происхождение можно проследить до пионеров авиации на рубеже 20-го века, хотя работа Сэр Джордж Кэли недавно был датирован последним десятилетием 18 века. Ранние знания в области авиационной техники были в значительной степени эмпирическими, а некоторые концепции и навыки были заимствованы из других областей техники.[48] Всего через десять лет после успешных полетов Братья Райт, в 1920-х годах произошло широкое развитие авиационной техники за счет разработки Первая Мировая Война военный самолет. Между тем, исследования для обеспечения фундаментальных научных знаний продолжались путем объединения теоретическая физика с экспериментами.

Первый кандидат наук в машиностроении (технически, прикладная наука и техника), награжденные в США, достались Уиллард Гиббс в Йельский университет в 1863 г .; это также был второй доктор наук, присужденный в США.[49]

В 1990 году с ростом компьютер технология, первая поисковый движок был построен компьютерный инженер Алан Эмтадж.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Оксфордский словарь английского языка
  2. ^ Происхождение: 1250–1300; ME engin
  3. ^ а б c d е ж грамм Определение Совета инженеров по профессиональному развитию в Encyclopdia Britannica (Включает статью Britannica по инженерному делу)
  4. ^ Мури, Питер Роджер Стюарт (1999). Древние месопотамские материалы и отрасли: археологические свидетельства. Айзенбраунс. ISBN  9781575060422.
  5. ^ Д.Т. Поттс (2012). Компаньон археологии древнего Ближнего Востока. п. 285.
  6. ^ а б Paipetis, S.A .; Чеккарелли, Марко (2010). Гений Архимеда - 23 века влияния на математику, науку и инженерию: материалы международной конференции, состоявшейся в Сиракузах, Италия, 8-10 июня 2010 г.. Springer Science & Business Media. п. 416. ISBN  9789048190911.
  7. ^ Кларк, Сомерс; Энгельбах, Реджинальд (1990). Древнеегипетское строительство и архитектура. Курьерская Корпорация. С. 86–90. ISBN  9780486264851.
  8. ^ Файелла, Грэм (2006). Технология Месопотамии. Издательская группа Rosen. п. 27. ISBN  9781404205604.
  9. ^ Мури, Питер Роджер Стюарт (1999). Древние месопотамские материалы и отрасли: археологические свидетельства. Айзенбраунс. п.4. ISBN  9781575060422.
  10. ^ Арнольд, Дитер (1991). Строительство в Египте: каменная кладка фараонов. Издательство Оксфордского университета. п. 71. ISBN  9780195113747.
  11. ^ Вудс, Майкл; Мэри Б. Вудс (2000). Древние машины: от клинья до водяных колес. США: Книги двадцать первого века. п. 58. ISBN  0-8225-2994-7.
  12. ^ Мури, Питер Роджер Стюарт (1999). Древние месопотамские материалы и отрасли: археологические свидетельства. Айзенбраунс. п.4. ISBN  9781575060422.
  13. ^ Вуд, Майкл (2000). Древние машины: от ворчания до граффити. Миннеаполис, Миннесота: Runestone Press. стр.35, 36. ISBN  0-8225-2996-3.
  14. ^ Кемп, Барри Дж. (7 мая 2007 г.). Древний Египет: анатомия цивилизации. Рутледж. п. 159. ISBN  9781134563883.
  15. ^ Бейкер, Розали; Бейкер, Чарльз (2001). Древние египтяне: люди пирамид. Издательство Оксфордского университета. п.23. ISBN  978-0195122213.
  16. ^ Г. Мохтар (1981-01-01). Древние цивилизации Африки. ЮНЕСКО. Международный научный комитет по составлению Всеобщей истории Африки. п. 309. ISBN  9780435948054. Получено 2012-06-19 - через Books.google.com.
  17. ^ Фриц Хинтце, Куш XI; С. 222-224.
  18. ^ «Осадные войны в Древнем Египте». Тур по Египту. Получено 23 мая 2020.
  19. ^ Бьянки, Роберт Стивен (2004). Повседневная жизнь нубийцев. Издательская группа "Гринвуд". п. 227. ISBN  978-0-313-32501-4.
  20. ^ Хамфрис, Джейн; Чарльтон, Майкл Ф .; Кин, Джейк; Саудер, Ли; Альшишани, Фарид (2018). «Выплавка железа в Судане: экспериментальная археология в королевском городе Мероэ». Журнал полевой археологии. 43 (5): 399. Дои:10.1080/00934690.2018.1479085. ISSN  0093-4690.
  21. ^ Коллинз, Роберт О .; Бернс, Джеймс М. (8 февраля 2007 г.). История Африки к югу от Сахары. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521867467 - через Google Книги.
  22. ^ Эдвардс, Дэвид Н. (29 июля 2004 г.). Нубийское прошлое: археология Судана. Тейлор и Фрэнсис. ISBN  9780203482766 - через Google Книги.
  23. ^ Хамфрис Дж., Чарльтон М.Ф., Кин Дж., Саудер Л., Альшишани Ф. (июнь 2018 г.). «Выплавка железа в Судане: экспериментальная археология в королевском городе Мероэ». Журнал полевой археологии. 43 (5): 399–416. Дои:10.1080/00934690.2018.1479085.
  24. ^ Селин, Хелайн (2013). Энциклопедия истории науки, техники и медицины в незападных культурах. Springer Science & Business Media. п. 282. ISBN  9789401714167.
  25. ^ Райт, М. Т. (2005). «Эпициклическая передача и антикиферский механизм, часть 2». Антикварные часы. 29 (1 (сентябрь 2005 г.)): 54–60.
  26. ^ Ахмад и Хасан, Дональд Рутледж Хилл (1986). Исламские технологии: иллюстрированная история, п. 54. Издательство Кембриджского университета. ISBN  0-521-42239-6.
  27. ^ Лукас, Адам (2006), Ветер, вода, работа: древние и средневековые технологии фрезерования, Brill Publishers, стр. 65, ISBN  90-04-14649-0
  28. ^ Элдридж, Фрэнк (1980). Ветряные машины (2-е изд.). Нью-Йорк: Litton Educational Publishing, Inc., стр.15. ISBN  0-442-26134-9.
  29. ^ Шеперд, Уильям (2011). Производство электроэнергии с использованием энергии ветра (1-е изд.). Сингапур: World Scientific Publishing Co. Pte. ООО п. 4. ISBN  978-981-4304-13-9.
  30. ^ Таки ад-Дин и первая паровая турбина, 1551 г. н.э. В архиве 2008-02-18 в Wayback Machine, веб-страница, доступ через Интернет 23 октября 2009 г .; эта веб-страница относится к Ахмад и Хасан (1976), Таки ад-Дин и арабское машиностроение, стр. 34-5, Институт истории арабской науки, Университет Алеппо.
  31. ^ Ахмад Й. Хасан (1976), Таки ад-Дин и арабское машиностроение, п. 34-35, Институт истории арабской науки, Университет Алеппо
  32. ^ Лаквете, Анджела (2003). Изобретение хлопкоочистителя: машина и миф в довоенной Америке. Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса. С. 1–6. ISBN  9780801873942.
  33. ^ Пейси, Арнольд (1991) [1990]. Технологии в мировой цивилизации: тысячелетняя история (Первое издание MIT Press в мягкой обложке). Кембридж, Массачусетс: MIT Press. С. 23–24.
  34. ^ Шмолек, Майкл Эндрю (2013). Переосмысление промышленной революции: пять веков перехода от аграрного к промышленному капитализму в Англии. БРИЛЛ. п. 328. ISBN  9789004251793. Вращающаяся Дженни была в основном адаптацией своего предшественника - прялки.
  35. ^ Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял), Springer, стр. 23–4, ISBN  90-277-0833-9
  36. ^ Салли Ганчи, Сара Ганчер (2009), Ислам и наука, медицина и технологии, The Rosen Publishing Group, стр.41, ISBN  978-1-4358-5066-8
  37. ^ Жорж Ифра (2001). Универсальная история вычислений: от Abacus до Quatum Computer, п. 171, Пер. E.F. Harding, John Wiley & Sons, Inc. (см. [1] )
  38. ^ Хилл, Дональд (1998). Исследования средневековых исламских технологий: от Филона до Аль-Джазари, от Александрии до Дияр Бакра. Ashgate. С. 231–232. ISBN  978-0-86078-606-1.
  39. ^ Koetsier, Teun (2001), "О предыстории программируемых машин: музыкальные автоматы, ткацкие станки, калькуляторы", Механизм и теория машин, Эльзевьер, 36 (5): 589–603, Дои:10.1016 / S0094-114X (01) 00005-2.
  40. ^ Капур, Аджай; Карнеги, Дейл; Мерфи, Джим; Лонг, Джейсон (2017). «Громкоговорители по желанию: история электроакустической музыки без использования громкоговорителей». Организованный звук. Издательство Кембриджского университета. 22 (2): 195–205. Дои:10.1017 / S1355771817000103. ISSN  1355-7718.
  41. ^ Профессор Ноэль Шарки, Программируемый робот XIII века (Архив), Университет Шеффилда.
  42. ^ «Эпизод 11: Древние роботы», Древние открытия, Исторический канал, получено 2008-09-06
  43. ^ Говард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение, п. 184, г. Техасский университет Press, ISBN  0-292-78149-0
  44. ^ Дональд Рутледж Хилл, "Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке", Scientific American, Май 1991 г., стр. 64–9 (ср. Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение )
  45. ^ Рональдс, Б.Ф. (2016). Сэр Фрэнсис Рональдс: отец электрического телеграфа. Лондон: Imperial College Press. ISBN  978-1-78326-917-4.
  46. ^ Рональдс, Б.Ф. (июль 2016 г.). «Фрэнсис Рональдс (1788-1873): первый инженер-электрик?». Труды IEEE. Дои:10.1109 / JPROC.2016.2571358. S2CID  20662894.
  47. ^ Имперский колледж Лондона, Англия: Изучение инженерного дела в Imperial: инженерные курсы предлагаются по пяти основным направлениям инженерии: авиационная, химическая, гражданская, электрическая и механическая. Есть также курсы по информатике, разработке программного обеспечения, инженерии информационных систем, материаловедению и инженерии, горному делу и нефтяной инженерии.
  48. ^ Ван Эвери, Кермит Э. (1986). «Авиационная техника». Энциклопедия Американа. 1. Grolier Incorporated. п. 226.
  49. ^ Уилер, Линд, Фелпс (1951). Джозия Уиллард Гиббс - История великого разума. Ox Bow Press. ISBN  1-881987-11-6.

дальнейшее чтение

  • Бикс, Эми Сью. Девочки приходят в технологии!: История инженерного образования женщин в Америке (MIT Press, 2014)
  • Хилл, Дональд. История инженерной мысли в классические и средневековые времена (Routledge, 2013 г.), о греках, римлянах, византийцах и арабах
  • Лоутон, Брайан, изд. Ранняя история машиностроения - Vol. 1 (2004) онлайн; том 2 (2004) онлайн
  • Рэй, Джон и Руди Вольти. Инженер в истории (2001) онлайн
  • Родос, Эдвард, изд. Инженерная Америка: рост американского профессионального класса, 1838–1920 гг. (Вашингтон: Вестфалия Пресс, 2014) 142 стр.
  • Смит, Эдгар С. Краткая история военно-морской и морской техники (Издательство Кембриджского университета, 2013 г.)
  • Ашер, Эбботт Пейсон. История механических изобретений (2-е изд. 1954), 450 с. онлайн-обзор

внешняя ссылка