Одной из характерных особенностей научно-технической революции является то, что наука становится непосредственной производительной силой: она вызывает к жизни технические решения, определяет появление новых отраслей техники, новых видов производства. В ее развитии теперь преобладает интегральный путь, когда новое направление возникает на стыке других, зачастую разнородных.
Например, в механике применение метода графостатики к решению задач динамики механизмов определило становление кинетостатики и, наоборот, кинематические графоаналитические методы нашли применение в строительной механике. Применение методов гидродинамики к решению задач теории трения вызвало к жизни гидродинамическую теорию смазки, появились новые направления на стыке теории колебаний со строительной механикой, механикой машин, механикой материалов и т.д. В результате современная механика разделилась на много направлений, которые сливаются, с одной стороны, с математикой, с другой – с различными направлениями техники. Есть общее между различными направлениями механики, свойственное периоду научно-технической революции. Это учет реальных условий работы изучаемых объектов, обусловленный ростом рабочих скоростей и параметров. Новые отрасли производства, возникающие в связи с развитием атомной энергетики, освоением космоса, настройкой машин большей мощности, должны иметь высокую степень надежности, подтвержденную точностью расчетов. Создание электронных вычислительных машин, позволивших механизировать вычислительные работы, также является одним из аспектов современной научно-технической революции.
С середины 50-х годов в механике машин начинается быстрое развитие экспериментальных и математических методов исследования и как следствие – переход к изучению машин в реальных условиях их работы. По инициативе И. И. Артоболевского в практическом машиностроении с успехом стали применять метод динамики тел переменной массы.
Математические, строительные, горные, полиграфические, текстильные, сельскохозяйственные и другие машины имеют в своем составе механизмы с переменной массой, частичная потеря массы влияет на динамику всей системы в целом. Все большее значение приобретает синтез механизмов, а задачи синтеза механизмов вплотную связаны с проблемами теории машин автоматического действия и с проблемой создания роботов и манипуляторов. Технические устройства, предназначенные для воспроизведения функций человеческой руки, широко применяются в современных производствах: в атомной энергетике, при космических исследованиях, при исследовании морских глубин, для работы при высоких температурах, в химической промышленности и т.п.
В 60 – 70-х гг. появилось много работ в области механики, обусловленные, в первую очередь, потребностями техники. Но многие исследования определялись также и чисто теоретическими интересами, и пересечение их с техническими проблемами явилось уже вторичным, т.е. наука готовила почву для дальнейшего развития техники. Например, современные самолеты – результат приложения сил едва ли не всех отраслей и направлений механики: строительной, теории упругости и теории прочности, которые должны обеспечить прочность конструкций, нелинейной механики, учитывающей колебательные процессы, теории устойчивости, теории механизмов и многих других, в особенности аэродинамики. В связи с повышением скоростей полета и появления сверхзвуковых самолетов в 60-е гг. были проведены глубокие теоретические и экспериментальные исследования в области сверхзвуковых течений газа. Были разработаны расчетные методы для гиперзвуковых скоростей, создана теория сильного взрыва в покоящемся газе и т.д. В результате возникла теоретическая база, облегчившая создание новых высокоскоростных самолетов. В 1955 г. советская авиационная промышленность начала выпускать новые самолеты типа ТУ–104 с двигателями турбореактивного типа. В 1957 г. на пассажирской линии был выпущен самолет ТУ-114, а в 1968 г. – ТУ-154 с тремя реактивными двигателями, рассчитанными на перевозку 164 человек со скоростью до 1000 км/час на расстояние до 6000 км. Одновременно советская промышленность начала выпускать и турбовинтовые самолеты. В 1965 г. в СССР был построен самый большой в мире транспортный самолет «Антей» с четырьмя турбовинтовыми двигателями по 15 тыс. л.с. каждый, в 1968 г. – первый в мире сверхзвуковой пассажирский самолет ТУ-144.
Несколько позже подобные самолеты были построены в США («Боинг – 2707»); английская и французская авиапромышленность выпустила совместно самолет «Конкорд». Эти самолеты имеют крейсерскую скорость 2500 – 3000 км/час.
Современная НТР вызвала к жизни много новых технических проблем. Интересно, что сейчас под обобщающим названием «строительная механика» понимают уже целый ряд самостоятельных наук и научных направлений. Из строительной механики выделились в отдельные направления строительная механика стержневых систем, висячих систем, пластин и оболочек. При этом помимо от статических методов расчета строительных конструкций во многих случаях используются кинематические и динамические методы. Значительное развитие получили исследования в области теории устойчивости конструкций.
На стыке наук постоянно появляются новые направления: теория атомов, молекулярная теория, теория спектров излучения, аэродинамика газовых потоков, некоторые направления авиационной техники, электродинамика и другие науки небесных туманностей, небесных тел, космических структур; зарождается новое научное направление – космическая аэродинамика. ХХ век расширил диапазон исследований. Но как показывает практика, опыт – не предел, ибо развитие человеческого знания идет по спирали, которая уходит в бесконечность. На этом пути вклад отечественных ученых безмерен, многогранен и актуален.
В Ы В О Д Ы
Еще в далекой древности на Руси умели делать разнообразные вещи – механические устройства, отличающиеся сложностью, оригинальным решением, что создавало благодатную почву для теоретического обоснования и зарождения теории машин, механизмов, строительных конструкций.
В ХVII–XVIII вв. появляются сочинения по механике, написанные учеными, разнообразные переводы с латинского, служившие источником знаний для многих поколений механиков. Появляются работы по проблемам трения, различным проблемам инженерного дела и другие.
Имена выдающихся творцов российской науки и техники стали гордостью всего человечества. Отечественная наука развивалась в общем направлении, дополняя, а порой и опережая мировую науку. С развитием железнодорожного строительства развивается отечественное мостостроение (Д. Журавский, Н. Белелюб-ский и др.), прочно входит в практику метод подобия и многое другое.
В ХІХ в. появляются интересные теории, в том числе теория пространственных зубчатых механизмов, теория структуры плоских и пространственных механизмов, теория автоматического регулирования, гидродинамическая теория трения и многие другие.
Значительным вкладом в развитие отечественной инженерной науки является разработка теоретических основ одного из важнейших производственных процессов – процесса резания, а также практической разработки режимов резания, создания режущего инструмента, в том числе трубчатого вращающегося резца.
Отечественные ученые проделали большую работу по классификации механизмов и создали действительно научную систематизацию механизмов (Л. Ассур, И. Артоболевский).
В отечественном машиностроении велико значение работ В. П. Горячкина. С его появлением связано рождение новой науки – наука о сельскохозяйственных машинах, которые строились долгое время на одном опыте .
Начало ХХ в. характеризуется появлением нового типа машин (авто- и авиастроение), что обратило внимание отечественных ученых на материалы, совершенствование расчетных методов теории упругости, использование методов теории функций комплексного переменного, происходит активное становление неголономной механики на стыке многих направлений – механики, математики, различных отраслей техники, возникает (конец ХІХ в.) теория устойчивости.
С началом НТР (50-е годы ХХ ст.) практические задачи поставили на повестку дня такие научные направлении, как динамика тела переменной массы, неголономная механика, теория гороскопов и др. Распространение получает нелинейная механика, в прикладной механике теория колебаний занимает передовое место во всех направлениях. Современная механика разделяется на множество направлений.
Тема VII. РАЗВИТИЕ ИНЖЕНЕРНОГО ДЕЛА
И ПРОФЕССИИ ИНЖЕНЕРА В РОССИИ В ХІХ ВЕКЕ
В петровское и послепетровское время инженерная профессия вступает в новую стадию своего развития со все возрастающим ускорением. Однако для огромной России этого было недостаточно. К тому же развитие промышленности отличалось большей неравномерностью. Текстильная промышленность развивалась довольно быстро, в отраслях тяжелой промышленности технический прогресс шел черепашьими шагами.
