Роль В.Г. Гриневецького у становленні теоретичного машинобудування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Роль В.Г. Гриневецького у становленні теоретичного машинобудування

А.І. Костенко

Стаття присвячена висвітленню ролі визначного вітчизняного теплотехніка, машинобудування Василя Гнатовича Гоиневецького (1871-1949) у формуванні теоретичного машинобудування. Стаття побудована на аналізі його праці “О рациональной постановке проектирования на механических отделениях высших технических школ” (1904).

Ключові слова: машинобудування, техніка, наука, освіта, теплотехніка.

науковий теоретичний машинобудування гриневецький

Передумови становлення теоретичного машинобудування як самостійного напрямку наукових досліджень започаткувалися в Україні ще на початку XVIII століття. Розвиток мануфактурної промисловості призвів до того, що різко зросла потреба в інженерних кадрах, які були здатні не тільки забезпечити ефективне використання технічних засобів, що використовувалися тоді у виробничій сфері технічних засобів, але й удосконалювати їх на базі накопичених знань і практичного досвіду.

Слід зазначити, що на межі XVII - XVIII сторіч підготовка технічних спеціалістів здійснювалася в основному за кордоном. Власне тому, Петро І у 1712 р. створив у Москві першу в царській Росії Інженерну школу [1]. Однак, у Санкт-Петербурзі ця школа проіснувала, чомусь, недовго, до 1723 р. Про існування такої школи годі і мріяти.

Розвиток технічної освіти в першій половині XVIII ст. призвів до розширеної підготовки і публікації навчальної літератури, яка стала своєрідним зведенням наукових і практичних знань того часу. У цій літературі були синтезовані корисні для створення різних машин положення теоретичної механіки і рекомендації прикладного характеру. Як приклад, слід назвати, підручник “Арифметика” Л.Ф. Магницького (1669-1739), в якій було зібрано багато прикладів з галузі техніки. Крім підручників, технічний досвід запозичувався з перекладених зарубіжних наукових праць.

Після того, як столицею Російської імперії став Санкт-Петербург (1712 р.), власне у ньому і сконцентрувалася підготовка інженерних кадрів, а також тісно пов'язана з нею розробка теоретичних проблем машинобудування. Так, у 1722 р. побачила світ книга “Наука статистическая или механика” президента Морської академії у Петербурзі. Г.Г. Скорнякова-Писарева (рік народження невідомий - помер після 1745 р.), яка представляла собою підручник з прикладної механіки [2]. Він був короткий за змістом і доступний за викладанням предмету у вітчизняній термінології. Теоретичні проблеми механіки і машинобудування аналізувалися у працях Л. Ейлера, Г.В. Крафта, С.К. Котельникова та інших вчених, які працювали у Санкт-Петербурзі. У Москві, а згодом і у Києві розробка машинознавчої проблематики помітно активізувалася лише в кінці XVIII сторіччя. Значних масштабів вона набула у XIX - поч. XX сторіч. Історія розвитку теоретичного машинобудування і цікава, і навчальна. Ми, у своїй статті звертаємо увагу на роль

В.Г. Гриневецького у становленні теоретичного машинобудування на початку ХХ сторіччя. Свої дослідження, думки, концепції вчений та інженер виклав на сторінках солідного видання - часопису “Бюллетени Политехнического общества” (1904 р.)[3].

Сучасне уявлення про проектування, як про творчу і своєрідну діяльності, що базується на теоретичному обґрунтуванні прийняття рішень, кількісному аналізі і різноманітному синтезі, веде свій початок від робіт вчених-машинобудівників. Реальна виробнича практика кінця XIX-початку XX ст. показувала, що з кожним роком відбувалося безперервне ускладнення технічних завдань, що поставали перед інженерами. Це пояснювалося, головним чином, двома обставинами: зростанням складності самого об'єкта творення і одночасно зростанням вимог точності і закінченості рішень. Виділення проектування як особливої області діяльності у сфері машинобудування стало реальним фактом. У зв'язку з цим перед вченими виникали питання загального та методологічного характеру, вирішення яких розкривало б сутність проектування, цілі, методи і способи його проведення, особливості проектувальної діяльності, її результату, виду і форми вираження останнього. У першу чергу, необхідно було описати процес проектування в методичному плані, звівши розрізнені положення і висновки в певну систему. У цьому була задача подальшого розвитку вчення про проектування, можливості теоретичного осмислення проектувальної діяльності як особливого виду інженерної творчості.

Концепція проектування машин на початку XX ст. найбільш повно відображена в статті московського професора В.Г. Гриневецького про раціональну постановку проектування у вищих технічних школах [4]. Василь Гнатович Гриневецький (1871 - 1919) в історії науки відомий, як російський теплотехнік, з ім'ям якого пов'язано вивчення дійсних робочих процесів, що відбуваються в парових машинах і двигунах внутрішнього згоряння. Робота на кафедрі прикладної механіки та машинобудування МТУ, а саме, його доповідь “О сопоставлении практического и школьного проектирования” на III Всеросійському з'їзді діячів по технічній та професійній освіті (Петербург, 1903) послужила основою детального аналізу стану практичного проектування, а саме визначення заходів і завдань у підготовці з цієї проблеми студентів механічних відділень вищих технічних шкіл.

В.Г. Гриневецький стверджував, що питання про проектування - найважливіше та непросте запитання у всій постановці вищої технічної освіти з механічної та інженерно-будівельної спеціальностей. “Проектування найбільш яскраво виражає сутність інженерної діяльності, найвищу сторону її творчості” [4, с.464]. Керівним початком проектування, наголошує В.Г. Гриневецький, є дотримання основного принципу: “досягнення технічно правильного і економічно вигідного результату у використанні при умовах даного випадку” [4, с.464] (виділено В.Г. Гриневецьким). Він писав, що технічно правильних рішень може бути багато. По суті, автор звертає увагу на те, що рішення технічної задачі, в принципі, багатоваріантне. Але завдання проектування машин конкретно визначене. Вона полягає у пошуку економічно вигідного рішення і вираження його в проекті. Прояв економічних основ проекту через технічні умови додає подвійність характеру рішення, різноманітних по фізичній і одноманітних з економічної точки зору. Економічний фактор пов'язує між собою всі технічні умови.

В.Г. Гриневецький виділяє вісім груп технічних умов, які повинні бути враховані при розробці проекту машини: “1) умови просторового комбінування частин, 2) кінематичні умови, 3) динамічні умови, 4) умови міцності, 5) технологічні умови виконання, 6) практичні умови застосування, 7) фізичні умови застосування, 8) технологічні умови застосування ”[4, с.464]. “Умови просторового комбінування частин” виконуються в результаті послідовного наближення рішення на основі проектного ескізу. “Кінематичні умови” виконуються, спираючись на закони руху частин, їх траєкторій, швидкості, прискорення в нормальному стані і при зношуванні. Дані прикладної кінематики, графічні методи і побудова моделей є основними засобами вирішення цього завдання. “Динамічні умови” характеризують величини, направлення які діють в машині зовнішніх сил, охоплюють завдання передачі сил між деталями, враховують і “фізичну передачу сил поверхневими і внутрішніми напруженнями”. Завдання цієї групи вирішуються за допомогою статики і динаміки. Труднощі виникають при дослідженні ударної дії і пружних коливань.

“Умови міцності” включають деформації і напруги матеріалу, зміни його структури і ступеня надійності конструкції. Ця група пов'язана з “динамічними умовами”, “технологічними умовами виконання” і “практичними умовами застосування”, оскільки вони визначають допустимі напруження і зношування матеріалів. Дослідження та виконання “умов міцності” можливі за допомогою науки про опір матеріалів та матеріалознавства. Характеризуючи рішення цієї групи питань, автор підходить до завдань конструювання деталей і по суті дає визначення предмета курсу деталей машин: “систематизування всіх досвідчених і практичних даних і спрощення прийомів дослідження міцності в приватних випадках складають предмет побудови деталей машин” [4, с.4бб]. Вся група “умов міцності” відрізняється від попередніх, ускладненням аналітичної форми, заміною дійсних відносин фікціями (виключно для спрощення цієї форми), введенням багатьох досвідчених і практичних даних і широким поширенням прийому приблизної оцінки.

“Технологічні умови виконання” - це по суті сукупність питань, пов'язаних з наявним і необхідним обладнанням в майстернях, з технологічними процесами обробки, з матеріалами, їх якістю і формою. Ця група є технічним виразом економічної сторони виготовлення. Орієнтування в цій сфері вимагає особливої кваліфікації конструктора. Вирішення цієї групи питань далеке від ясних наукових методів, які використовуються при вирішенні раніше розглянутих “умов”.

“Практичні умови застосування” охоплюють всі питання, пов'язані з існуванням машини в нормальному робочому стані (поза фізичної або технологічної сторін робочих процесів). Сюди входять умови побудови та встановлення, підтримання машин у робочому стані. Дослідження і оцінка цих питань пов'язані зі значними труднощами.

“Фізичні умови застосування” характеризують робочі процеси машини, її потужність і економічність в залежності від фізичних властивостей робочих тіл. Здійснення робочих процесів у різних машинах (в паровій машині, в двигуні внутрішнього згоряння, в гідравлічних машинах і т.п.) залежить від технологічних умов виконання, обумовлених рівнем розвитку техніки (здійсненності принципу парової турбіни, принципу двигуна Дизеля та ін.). Фізична сторона процесів (особливо тих, які пов'язані з молекулярними змінами) далеко не завжди охоплюється теорією, залишаючи значне поле для побудови гіпотез та інтуїції і створюючи першорядні труднощі для конструктора. Точність рішень визначається ясністю теоретичних висновків, яка досягається шляхом ідеальних робочих процесів.

“Технологічні умови застосування” охоплюють промислове призначення машини, її роль у виробничих процесах. У цьому випадку машина розглядається не сама по собі, а з позиції її ролі, місця та ефективності в конкретному виробництві. Труднощі вирішення багатьох питань цієї групи настільки великі, що користування готовими практичними даними, копіювання зразків (підкреслено В.Г. Гриневецьким) складають звичайну форму проектування технологічних машин. У процесі проектування машини потрібно передбачити раціональні прийоми роботи, “економізацію праці”, здійснення простоти і практичності застосування технічного засобу.

Аналіз виділених В.Г. Гриневецьким технічних умов показує, що між ними існує тісний взаємозв'язок. Перші чотири групи умов притаманні всім предметам інженерного проектування і названі автором внутрішніми, загальними. Умови 5-8 груп знаходяться в прямому зв'язку з економічною оцінкою, з призначенням машини, з усіма зовнішніми обставинами, тому визначені як спеціальні, зовнішні.

При реальному проектуванні машин обсяг виникаючих труднощів, які залежать від співвідношення між числом даних умов і кількістю шуканих результатів. Залежно від груп цих відносин (перевірочний аналіз готової машини; проект машини по заданому у всіх деталях зразку і при аналогічних умовах; проект машини за заданим типом і деталями з деякою свободою вибору і комбінації останніх; проект машини по заданому в загальних рисах типу з повною самостійністю детальної розробки; проект машини за заданими умовами з повною самостійністю вибору типу і детальної розробки; проект розміщення машин в приміщенні з розробкою допоміжних пристроїв; проект будівлі і розміщення машин; проект повного технічного пристрою конкретного виробництва в даних місцевих умовах) визначається різноманітністю проектування по суті, за формою, за прийомами дослідження і вирази в проекті; виявляються основні практичні прийоми роботи і їх залежність від мети і характеру завдань.

Процес і завершеність вирішення численних завдань в ході проектування машин автор пов'язує з рядом обставин як особистого, так і організаційного характеру. В.Г. Гриневецький виділяє велике значення творчості інженера, своєрідність розвитку його здібностей, технічну багатосторонність і досвідченість, підкреслює важливу роль поділу праці та спеціалізації, наявності практичних і дослідних даних, що полегшують роботу конструктора. На закінчення розгляду питання про проектування автор наголошує: “вища точність проектування спирається на ясність уявлень дійсності у всій її складності та полягає в повноті передбачення і точності оцінки всіх умов даного випадку, відповідно результату у всіх деталях принципом технічної правильності та економічної вигідності, а не в узгодженості виконуваного і обчисленого і не в детальності та тонкості аналітичних висновків на умовно прийнятих підставах ”[4, с. 477].

Роботи В.Г. Гриневецького являють собою одну з перших спроб теоретичного осмислення проектувальної діяльності в машинобудуванні, проведених з прагматичних позицій. їх прикладна значимість визначена навчально-методичними висновками, необхідними для підготовки інженерів вищими технічними навчальними закладами. Проте, слід зазначити, що дослідження В.Г. Гриневецького мають бути оцінені в межах культурно-історичного розвитку суспільства. У сімдесяті роки поточного сторіччя розгляд питань проектування перейшло на рівень методологічного осмислення і були зроблені перші кроки до загальної постановки проблем проектування. Дослідникам проектування, як об'єкт методологічного та соціально-теоретичного вивчення, знадобилося звернення до галузевого проектування, до вивчення історичного аспекту цього виду діяльності. У цей час у сферу вивчення увійшли роботи професора Вищого технічного училища в Берліні А. Рідлера [5] і дійсного члена Політехнічного товариства при МТУ, інженера-механіка П.К. Енгельмейера [7, 8]. Роботи В.Г. Гриневецького залишалися поза увагою методологів проектування. Причину цього потрібно шукати насамперед у слабкості вивчення історії проектувальної діяльності.

Розробка В.Г. Гриневецьким основоположних питань проектування машини - мети, змісту і методів його проведення - повинна бути оцінена не тільки з позиції аналізу рішення автором галузевих завдань свого часу, а й у зіставленні з існуючими нині поглядами на це явище. У зв'язку з цим, виникає можливість відзначити, що професор Гриневецкий, по суті, вперше, у науково-технічній літературі виклав системне уявлення про проектування машин. Сама методика проектування машин викладалася як рішення задачі синтезу різних систем знань (теоретичних і практичних), як завдання застосування багатопредметних наукових знань, що забезпечують в кінцевому підсумку отримання запрограмованого результату. На підставі емпіричних спостережень, практичних відомостей спочатку формулювалися призначення, властивості і основні ознаки майбутньої машини, тобто здійснювався параметричний опис об'єкта. Розчленування машини на складові частини, визначення складу і взаємозв'язків елементів, “рішення на основі проектного ескізу” представляють собою морфологічний опис. Функціональний опис включає як залежності між частинами об'єкта проектування (функціонально-морфологічний), так і “промислове призначення машини”, розгляд машини “з позиції її ролі, місця та ефективності в конкретному виробництві”. На висновках В.Г. Гриневецького не міг не відзначитися стан наукового машинобудування на початку XX ст. і тому правомірна його рекомендація - “користування готовими практичними даними, копіювання хороших зразків складає звичайну форму проектування технологічних машин”.

Таким чином, проектування машин в роботах московських учених початку XX сторіччя являє собою сукупність параметричних, морфологічних і функціональних описів, що забезпечують рішення проблеми в структурі наука - технологія - промислове застосування.

Джерела та література

1. История железнодорожного транспорта России. Т. І.: 1836 - 1917 гг. / Г. М. Фадеев, С. В. Амелин, Ф. К. Бернгард и др.; под общ. ред. Е. Я. Красковского, М. М. Уздина. - СПб.: АО “Иван Федоров”, 1994. - 336 с.

2. Пекарский П. Наука и литература в России при Петре Великом: в 2 т. СПб.: Издание товарищества “Общественная польза”, 1862. Т. 1. Введение в историю просвещения в России XVI11 столетия. 579 с.

3. Сидоров А. Двадцатипятилетие научно-педагогической деятельности Петра Кондратьевича Худякова // Бюллетень Политехнического общества. 1904, №2.

4. Гриневецкий В.И. О рациональной постановке проектирования на механических отделениях высших технических школ.// Бюллетени Политехнического общества 1904, №6, С.463-477; №7. С.524-536.

5. Ридлер, А. Машиностроительное черчение: нагляд. изложение рациональных основ исполнения чертежей в связи с потребностями практики машиностроения/ А. Ридлер; пер. с нем. Н.К. Пафнутьева. - М.: Типо-литогр. т-ва И. Н. Кушнерев и Ко, 1902. - 129 с.

6. Энгельмейер П.К. О проектировании машин. Психологический анализ Записки Императорского русского технического общества. 1890, XXIV, февраль. 5 с.

7. Энгельмейер П.К. Теория творчества. - СПб., 1910. - 3 с.

Размещено на Allbest.ur