Инженерна наука: Разлика между версии

Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
мРедакция без резюме
Ред 1:
[[Файл:Maquina vapor Watt ETSIIM.jpg|мини|350px|Парен двигател на [[Джеймс Уат]] (James Watt), основен двигател от [[Индустриална революция|индустриалната революция]], илюстриращ значението на [[техника]]та в модерната история. Този модел е изложен в сградата на факултета по индустриално инженерство на [[Политехнически университет]] в [[Мадрид]], [[Испания]].]]
'''Техническите науки''', наричани и '''инженерство''' или '''инженерни науки''', са [[Наука|науките]], които се занимават с изследване на явленията, свързани с развитието на [[техника]]та, разработването на нови конструкции и на технологични процеси. Това се постига чрез използването на [[знание|знания]] в областта на, [[физика]]та, [[математика]]та и чрез практически [[експеримент]]и, насочени към усъвършенствуването на [[инструмент]]и, [[уред]]и и [[апарат]]и, или създаването на нови материали, процеси или изделия за нуждите на [[човечество]]то.
 
'''Техническите науки''', наричани и '''инженерство''' или '''инженерни науки''', са [[Наука|науките]], които се занимават с изследване на явленията, свързани с развитието на [[техника]]та, разработването на нови конструкции и на технологични процеси. Това се постига чрез използването на [[знание|знания]] в областта на, [[физика]]та, [[математика]]та и чрез практически [[експеримент]]и, насочени към усъвършенствуването на [[инструмент]]и, [[уред]]и и [[апарат]]и или създаването на нови материали, процеси или изделия за нуждите на [[човечество]]то.
 
Цели на инженерната дейност са изобретяването, разработката, създаването, внедряването, производството, ремонта, обслужването на машини, апарати и т.н.
 
Техническите науки са еволюирали от [[занаят]]ите. Една от първите технически науки е [[механика]]та, която дълго време остава в сянката на [[физика]]та и [[архитектура]]та. С настъпването на [[индустриална революция|индустриалната революция]] възниква необходимост от академично изучаване на техниката и [[технология|технологиите]]. Едно от първите образователни структури в областта на техническите науки става [[Екол политекник|Политехническата школа]] на [[Гаспар Монж]], основана през [[1794]] г. През 19 век се появява [[електротехника]]та, а през 20 век – [[радиотехника]]та, [[космонавтика]]та, [[кибернетика]]та, [[изчислителна техника|изчислителната техника]], [[роботика]]та и т.н. Професионалистите, практикуващи технически науки, се наричат ''[[инженер]]и''.
 
== История ==
Инженерството е съществувало от древни времена, когато хората са изобретявали основни неща, които днес са неразривна част от ежедневието ни като [[макара]]та, [[лост]]ът и [[колело]]то. Всяко от тези изобретения днес продължава да е част от съвременните технологии и машини, които използват основните механични принципи, с помощта на които вземат участие в създаването на полезни инструменти и предмети.
 
Терминът инженерство етимологично възниква от думата [[инженер]], която пък от своя страна датира от 1390 г. Инженер„Инженер“ произлиза от думата „engine'er“, която в буквален смисъл означава човек, който работи с машина, и първоначално с нея са наричани конструкторите или операторите на [[Обсадна машина|обсадни машини]].{{hrf|Lexico.com|2019}} Ето защо използвана в този контекст думата отдавна не се ползва, но въпреки това се е запазила, като с годините е сменила своето значение. Думата за машина на английски и други западноевропейски езици „engine“ е още по-стара и произлиза от латинската „ingenium“ (около 1250 г.), което пък означава „естествено качество, особено умствена сила, а оттук и блестящо откритие“.{{hrf|Random House|2002|}}
 
На по-късен етап, когато проектирането на невоенни строежи, като [[мост]]ове и [[сграда|сгради]], се развива в техническа дисциплина, терминът „гражданско инженерство“ (''civil engineering'') започва да се използва за разграничаване от [[военно инженерство|военното инженерство]].{{hrf|Smith|2019}}
Line 16 ⟶ 15:
=== Античност ===
[[Файл:Pont du Gard BLS.jpg|мини|Древните римляни изграждат [[акведукт]]и, за да осигурят устойчиво снабдяване на градовете си с чиста и прясна вода]]
 
[[Александрийски фар|Александрийският фар]], [[Египетски пирамиди|Египетските пирамиди]], [[Висящи градини на Вавилон|Висящите градини на Вавилон]], [[Акропол (Атина)|Акрополът]] и [[Партенон]]ът в [[Атина]], древноримските [[акведукт]]и, [[Виа Апия]], [[Колизей|Колизеумът]] в [[Рим]], [[Теотиуакан]], градовете и пирамидите изградени от империите на [[маи]]те, [[инки]]те и [[ацтеки]]те, [[Велика китайска стена|Великата китайска стена]] и много други древни постройки са свидетелство за изобретателността и уменията на древните строителни и военни инженери.
 
Line 23 ⟶ 21:
В [[Древна Гърция]] изобретяването и използването на различни механизми се е стимулирало едновременно от военното дело и обществените нужди. [[Механизъм от Антикитира|Антикитирският механизъм]] – първата известна [[сметачна машина]]{{hrf|The Antikythera Mechanism Research Project|2007}}{{hrf|Wilford|2008}} – и механичните изобретения на [[Архимед]] са примери за ранна форма на инженерство. Някои от иновациите на Архимед, както и механизмът от Атикитира, изискват задълбочени познания за [[Диференциал (техника)|диференциалното]] или [[Планетна предавателна кутия|планетното предаване]] – два основни принципа в теорията на машините, които се използват в конструкцията на [[Зъбна предавка|зъбните предавки]] от [[Индустриална революция|Индустриалната революция]] и продължават да се използват и днес в различни области от [[роботика]]та до [[автомобилостроене]]то.{{hrf|Wright|2005|54 – 60}}
 
В Китай, Древна Гърция и Рим армиите използват военни машини и изобретения като [[артилерия]]та, разработена от гърците около IV век пр. Хрн.е.,{{hrf|Hornblower|2019}} [[трирема]]та, [[Балиста (оръжие)|балистата]] и [[катапулт]]а. През Средновековието е създадена и обсадната машина ([[требушет]]).
 
=== Възраждане ===
Line 32 ⟶ 30:
С възхода на инженерството като професия през осемнадесети век, терминът става все по-тясно използван в области, в които математиката и точните науки са били употребявани за тези цели.
 
=== Начало на съвременитесъвременните инженерни науки ===
[[Файл:International Space Station after undocking of STS-132.jpg|250px|мини|[[МКС|Международна космическа станция]] може да е символ на инженерните науки.]]
ИзобретаторитеИзобретателите Томас Нюкомен и [[Джеймс Уат]] дават тласък на модерните инженерни науки. Разработката на специализирани машини и инструменти по време на индустриалната революция води до бързо развитие на машинното инженерство в Англия и извън нея.
 
[[Джон Смийтън]] е първият наложил се официално като строителен инженер и е считан от някои за бащата на строителното инженерство. Той е английски строителен инженер, отговорен за строителството на мостове, канали, пристанища и морски фарове. Като способен машинен инженер и физик той разработва технологията на цимента[[цимент]]а, втвърдяващ се под водата. Неговата работа води до откриването на портлад циментапортландцимента.
Изобретаторите Томас Нюкомен и [[Джеймс Уат]] дават тласък на модерните инженерни науки. Разработката на специализирани машини и инструменти по време на индустриалната революция води до бързо развитие на машинното инженерство в Англия и извън нея.
 
Началните стъпки в електроинженерството включват експериментите на [[Алесандро Волта]] от 1800-те, експериментите на [[Майкъл Фарадей]], [[Георг Ом]] и други и изобретяването на електрическия двигател през 1872 г. Теоретичните разработки на [[Джеймс Кларк Максуел]] и [[Хайнрих Херц]] в края на 19 век дават тласък на развитието на електрониката. Последващите открития на [[електронна лампа|електронната лампа]] и [[транзистор]]а ускоряват по-нататък развитието на електрониката до такава степен, че в момента брояброят на електронните и електроинженерите надминават колегите си по други специалности.
[[Джон Смийтън]] е първият наложил се официално като строителен инженер и е считан от някои за бащата на строителното инженерство. Той е английски строителен инженер, отговорен за строителството на мостове, канали, пристанища и морски фарове. Като способен машинен инженер и физик той разработва технологията на цимента, втвърдяващ се под водата. Неговата работа води до откриването на портлад цимента.
 
Началните стъпки в електроинженерството включват експериментите на [[Алесандро Волта]] от 1800-те, експериментите на [[Майкъл Фарадей]], [[Георг Ом]] и други и изобретяването на електрическия двигател през 1872 г. Теоретичните разработки на [[Джеймс Кларк Максуел]] и [[Хайнрих Херц]] в края на 19 век дават тласък на развитието на електрониката. Последващите открития на [[електронна лампа|електронната лампа]] и [[транзистор]]а ускоряват по-нататък развитието на електрониката до такава степен, че в момента броя на електронните и електроинженерите надминават колегите си по други специалности.
 
Химическото инженерство се развива в края на 19 век. Индустриалното производство изисква нови материали и нови процеси и в края на 80–те години на 19 век, необходимостта от голямо количество химически продукти води до създаването на нова индустрия. Ролята на химическите инженери е да разработват нови химически процеси и заводи.
 
[[Файл:FalkirkWheelSide 2004 SeanMcClean.jpg|мини|ляво|250px|[[Фолкъркско колело|Фолкъркското колело]] в Шотландия, свързващо два канала на различна височина.]]
 
[[Фолкъркско колело|Фолкъркското колело]] в град [[Фолкърк]], Шотландия, свързващо два канала на различна височина, представлява съоръжение, в което архитекти, строителни, хидро– и машинни инженери влагат таланта и знанията си.
 
Line 52 ⟶ 48:
Буквално до 19 век човечеството познава само два типа науки: [[Естествени науки|естествени]] и [[Хуманитарни науки|хуманитарни]]. Техническите науки заемат междинно положение, защото [[техника]]та е продукт на човека и не се среща в [[природа]]та, но същевременно тя се подчинява на същите обективни закони като природните обекти. Техниката се превръща в своего рода изкуствена природа, в която човекът създава свои закони.
 
Спецификата на техническите науки е в това, че те изследват законите на тази изкуствено създадена среда и връзката им с естествените закони. Освен това, техническото познание може и да няма конкретен обект на изследване в реалността, тъй като той предстои да бъде конструиран. Професионалистите, практикуващи технически науки, се наричат ''[[инженер]]и''.
 
== Основни области на инженерните науки ==
[[Файл:Symphony Hall Birmingham.jpg|мини|250px|Дизайнът на модерна зала включва много инженерни науки, включително акустика, архитектура и строителство.]]
[[Файл:Hoover dam from air.jpg|мини|250px|[[ЯзовирЯзовирът "Хувър"„Хувър“ в САЩ]]]]
 
Инженерните науки се разделят на четири основни области:
* [[Химия]] – Използването на физика, химия, биология и принципите на инженерната работа за промишлено прилагане на химически процеси.
* [[Строително инженерство]] – Конструиране и изграждане на частни и обществени сгради, инфраструктура, пътища, язовири и водни канали, водообработка, мостове и други.
* [[Електроинженерство]] – Конструиране, изследване и производство на различни електрически и електронни системи, като например електронни схеми, електрически мотори и генератори, компютри и други.
* [[Машиностроене]] – Конструиране и производство на физически и механични системи, като задвижване, оръжие, транспортни системи, вакуумни системи, летателни апарати и други.
 
Освен тези четири основни области има още много други, които са се наложили исторически, като минно дело, морско инженерство, медицинска техника и други.
 
Всички тези области се припокриват в областта на прилагането на фундаменталните науки, като физика, химия и математика.
 
=== Примери за технически науки ===
Line 89 ⟶ 85:
 
== Методи ==
[[Файл:Dampfturbine Montage01.jpg|мини|225px|Разработката на турбината изисква съвместна работа на инженери от много специалности, тъй като системата включва механични, електромагнитни и химични процеси. Перките на турбината, роторароторът, статорастаторът, както и парнияпарният цикъл трябва да бъдат разработени с използването на широк кръг от знания и да бъдат оптимизирани.]]
 
Основен метод на техническите науки е [[Математически модел|математическото моделиране]] и [[компютър|компютърното моделиране]] (а при невъзможност – физическото [[прототип|моделиране]]) на предполагаеми или реализирани [[конструкция|конструкции]].
 
ИнженераИнженерът използва познанията си по математика и науки, като например [[физика]], за да намери подходящо решение на определен проблем или да подобри съществуващо решение. Повече от всякога инженерите трябва да имат познания в научни области, свързани с техните проекти. В резултат на това те трябва да търсят нови знания през цялата си кариера.
 
При съществуването на различни възможности за решение на проблем, те трябва да оценят предимствата и недостатъците на отделните решения и да изберат най-доброто за случая. Задачата на инженера е да определи, разбере и оцени ограниченията на дизайна, за да постигне успешно решение. Не е достатъчно да се направи успешен технически продукт, но също така е важно да се отговори на бъдещите предизвикателства към продукта.
Line 101 ⟶ 96:
Инженерите трябва да се опитат да предвидят как тяхната разработка ще се държи преди да се започне редовно производство. За целта се използват [[прототип]]и, [[макет]]и, [[Симулация|симулации]], разрушаващи тестове, неразрушаващи тестове и стрестестове. Тестовете трябва да удостоверят, че продуктите ще се държат както се очаква от тях.
 
Един от най-използваните инструменти за разработка е компютърно подпомогнат дизайн-CAD програмно осигуряване(CAD). Това е широко разпространен програмен продукт, който осигурява 3D моделиране, 2D чертежи и схеми. CAD–софтоерните продукти, заедно с цифровите макети (англ.:[[en|digital mockup]]), както и програмни продукти, като например анализ чрез [[метод на крайните елементи]], позволява на инженера да създава модели без да прави скъпи и трудни за изработка физически модели и прототипи.
 
== Учебни заведения в България ==
[[Файл:Sokol of Aleksandar Aleksandrov.jpg|мини|Космическият скафандър на българския космонавт летец-инженер, [[доктор]]а на техническите науки [[Александър Александров]]. През 1988 година той извършва на борда на космическата станция [[Мир (орбитална станция)|Мир]] над 59 експеримента, подготвени от българските учени и инженери.]]
В България преди Освобождението 1878 година развитието на инженерните науки е ограничено в рамките на икономическите условия на Османската империя. За целите на съществуващото занаятчийско производство, като например абаджийство, са създавани различни занаятчийски работилници, примери от които могат да се видят в [[Етъра]]“, Габрово. Строителството основно е ограничено в сгради, като малки църкви, конаци, жилища, и в редки случаи мостове, като например [[Беленският мост]]. Работата по него започва през [[1865]] г. и завършва през [[1867]] г. [[Беленският мост]] е сводов [[мост]], разположен над река [[Янтра]] на 1 км от град [[Бяла (Област Русе)]], чието име мостът носи. Той е построен от [[Колю Фичето]] и се смята за постижение на [[България|българското]] [[Възраждане|възрожденско]] [[строително инженерство|инженерно-строително]] и [[архитектура|архитектурно]] изкуство.
 
В България преди Освобождението 1878 година развитието на инженерните науки е ограничено в рамките на икономическите условия на Османската империя. За целите на съществуващото занаятчийско производство като например абаджийство, са създавани различни занаятчийски работилници, примери от които могат да се видят в [[Етъра]] Габрово. Строителството основно е ограничено в сгради като малки църкви, конаци, жилища и в редки случаи мостове като например [[Беленският мост]]. Работата по него започва през [[1865]] г. и завършва през [[1867]] г. [[Беленският мост]] е сводов [[мост]], разположен над река [[Янтра]] на 1 км от град [[Бяла (Област Русе)]], чието име мостът носи. Той е построен от [[Колю Фичето]] и се смята за постижение на [[България|българското]] [[Възраждане|възрожденско]] [[строително инженерство|инженерно-строително]] и [[архитектура|архитектурно]] изкуство.
 
За Колю Фичето и Беленския мост [[Феликс Каниц]] казва: „И тоя скромен човек в потури и абичка не знае, че с Беленския си мост е построил най-голямата хидравлическа постройка на Балканския полуостров, извън Цариград“.
Line 120 ⟶ 114:
В съответствие с [[Болонска декларация|Болонската декларация]] в България се подготвят кадри в трите основни степени – [[бакалавър]], [[магистър]] и [[доктор]]. Следните висши учебни заведения и техни филиали подготвят основно инженерни кадри в трите основни степени: [[бакалавър]], [[магистър]] и [[доктор]](за специалност [[архитектура]] без бакалавър):
* [[Технически университет – София]]
* [[Технически университет – Варна]]–основан, основан 1962 г.
* [[Технически университет - Габрово]]–основан, основан 1964 г.
* [[Русенски университет]]–основан, основан 1945 г.
* [[Университет по архитектура, строителство и геодезия]] София
* [[Университет Проф. д-р Асен Златаров]] Бургас, –основаноснован 1963 г.
* [[Химикотехнологичен и металургичен университет]] София
* [[Минно-геоложки университет]] София
 
Тези висши учебни заведения обучават основните инженерни кадри, които през 60–те, 70–те и 80–те години на ХХ век развиват металургия, химия, енергетика, електропромишленост и създават нови отрасли, за които в България няма традиции, като компютърна техника, роботика, космическа техника, съобщителна техника, кибернетика, полупроводникова техника и други.
 
Професионално сдружение на български инженерни кадри [[Федерация на научно-техническите съюзи|Федерацията на научно-техническите съюзи]], създадена през 1949 година, в която членуват 19 национални съюза.{{hrf|Федерация на научно-техническите съюзи|2014}}
Line 134 ⟶ 128:
== Отношения с други дисциплини ==
=== С науката ===
[[Файл:Expedition 36 flight engineer Chris Cassidy.jpg|мини|230px|[[Кристофър Касиди]] от [[НАСА]] работи по експерименти за капилярност на борда на [[МКС]].]]
„Учените изследват света, какъвто е, инженерите създават света, който не е съществувал никога“ (''Scientists study the world as it is; engineers create the world that has never been.'') [[en|Theodore von Kármán]].
 
Съществува препокриванеприпокриване между работата на учените и практиката на инженерите: една инженерна специалност отговаря обикновено на една приложна наука. Учените често трябва да извършват инженерни дейности по създаването на подходяща апаратура за изследване или създаването на прототипи. И обратно, инженерите може в процеса на разработката на нови технологии или оборудване да се сблъскат с нови явления.
 
=== С медицината и биологията ===
[[Файл:Leonardo da Vinci - presumed self-portrait - WGA12798.jpg|мини|225px|ляво|Автопортрет на [[Леонардо да Винчи]], който винаги е бил пример за художник и инженер, използващ изучаването на живата природа за създаването на инженерни проекти]]
[[Медицината]] се нуждае от инженерните науки за създаването на различни апаратури за изследване, като се започне от обикновен апарат за измерване на кръвното налягане до [[скенер]]и, за създаването на различни апарати за лечение, като се започне от спринцовката и се стигне до операционен робот.
 
[[Медицината]] се нуждае от инженерните науки за създаването на различни апаратури за изследване като се започне от обикновен апарат за измерване на кръвното налягане до [[скенер]]и, за създаването на различни апарати за лечение като се започне от спринцовката и се стигне до операционен робот.
[[Файл:The SynCardia temporary Total Artificial Heart with pink heart background.jpg|мини|Изкуствено сърце за ограничено използване във времето от 2011 г.]]
 
Модерната медицина може да възстановява някои от функциите на човешкото тяло чрез използването на изкуствени органи и може да извършва частично възстановяване на работата на лошо функциониращи органи, като използва например [[пейсмейкър]]и или мозъчни импланти. Цел на съвременатасъвременната инженерна наука в медицината е било създаването на изкуствени органи, напълно заместващи човешките, като например [[изкуствено сърце]] или [[изкуствен бъбрек]]. Пътят до създаването на тези органи е все още много продължителен и труден, защото изисква решаването на много технически и медицински проблеми.
 
[[Бионика]]та от своя страна и различните ѝ клонове на развитие разглежда човешкото тяло и цялата жива природа с огромното ѝ разнообразие като източник на технически решения. Такива решения са разработването на [[изкуствен интелект]], [[роботика]], [[невронни мрежи]] и други.
Line 152 ⟶ 145:
В някои области на човешката дейност има пряка връзка между изкуството и работата на инженера, като например архитектура, индустриален дизайн, ландшафт и други. При тези инженерни науки изучаването на специалности свързани с изкуството е част от обучението.
 
Историята на киното е свързана пряко с развитието на техническите средства за него:. Киното възниква със създаването на техническата възможност за заснемане на подвижни картини. С всяко ново откритие в техниката на киноиндустрията се променя и самото изкуство. Голяма част от суперпродукциите широко използват компютърна техника, както и всички технически новости, като например 3D, използването на допълнителни въздействия върху зрителя, като например вибрации и други.
 
=== Спорт и инженерна дейност ===
Технологиите играят съществена роля в съвременниятсъвременния спорт. В някои спортове те са основата на създаването им, като например мотоспорт, моделизъм, стрелба и други. В други спортове те съществено подобряват спортните постижения, като например тенис (ракети), овчарски скок (прът за овчарски скок) и в по-нови времена плуване (костюми за плуване), спортни обувки, както и много други. В тези спортове често пъти подобряването на резултатите на елитните спортисти е толкова съществено, че са налага забраната на определени технически постижения-, като например новите биотехнологични костюми за плуване, забранени от Международната федерация по плуване [[en|FINA]]. Много съществено влияние на резултатите може да има при параспортистите, които ползват в по-голяма степен технически средства.
 
С развитието на запис и повторение съществено се променя съдийството в някои спортове. Възможността спорни положения да се решават чрез повторения подпомага вземането на решения. Във [[футбол]]а се разработва [[система за автоматично определяне на головете]] (VAR). Вариант на такава система е използвана в Бразилия на [[Световно първенство по футбол 2014]] от [[FIFA]].
 
Съществуват редица спортни състезания в света, които са създадени от инженерите, като състезания между технически идеи и резработки. Пример за това е състезанието [[en|RoboCup]], представляващо спортно състезание между [[робот]]и. През 2016 година се поставя началото на автомобилно състезание [[roborace]], в което с електрически спортни автомобили, в големи градове при реални условия ще се провеждат състезания без пилоти. Инженерните екипи ще представят своите програми за безпилотно управление на автомобилите. При подобни състезания фактафактът, че има основно конкуренция между технически идеи и програми, атрактивността и интересаинтересът към спортната страна си остава.
 
=== Инженерство като понятие ===
В редица области извън техниката се използва понятието инженерство, което показва връзка с някои методи на инженерните науки.
* [[Генно инженерство]] – представлява пряка промяна на [[ДНК]]–структурата-структурата на човека, растения и животни.
* [[Политическо инженерство]] – създаване на структури и субекти на политиката по предварителни планове.
* [[Социално инженерство]] (англ.[[en|social engineering(political science]]))
 
== Социален контекст ==
Инженерната дейност се извършва както от големи колективи, така и самостоятелно. Почти всички инженерни проекти се реализират със съдействието на определени финансови институции – големи компании, инвеститори, държавата или собствени средства на реализаторите. Има проекти, които се разработват на принципа на [[отворено проектиране|отвореното проектиране]] или [[pro bono]].
 
Всеки продукт или конструкция, която се използва от хората са повлияни от инженерната дейност. Инженерната дейност е мощен инструмент за промяна на околната среда, социалното положение и икономиката, и нейното прилагане носи голяма отговорност.
 
Инженерните проекти много често са предмет на полемика, особено когато засягат живота на много хора. Разработването на [[Ядрено оръжие|ядреното оръжие]], разработването на големи инженерни проекти в областта на преобразуване на природата, като например язовира [[Три клисури]], [[изкуствен интелект]] и други. Колкото по-големи промени носи определен проект в живота на хората, толкова по-голяма е моралната отговорност от страна на инженерите, участващи в разработката.
 
== Вижте също ==
* [[Техника]]
* [[Приложна наука]]
 
== Бележки ==
Line 189 ⟶ 186:
* {{cite web | last = Wilford | first = John | year = 2008 | url = http://www.nytimes.com/2008/07/31/science/31computer.html?hp | title = Discovering How Greeks Computed in 100 B.C. | work = nytimes.com | publisher = New York Times | accessdate = 2019-09-17 | lang = en}}
* {{cite journal | last = Wright | first = M T | year = 2005 | title = Epicyclic Gearing and the Antikythera Mechanism, part 2 | journal = Antiquarian Horology | volume = 29 | issue = 1 | pages = 54 – 60 | lang = en}}
 
== Вижте също ==
* [[Техника]]
* [[Приложна наука]]
 
{{нормативен контрол}}