Алексей Боголюбов - Творения рук человеческих (Естественная история машин)

• Название: Творения рук человеческих (Естественная история машин)
• Автор: Алексей Боголюбов
• Издательство: Знание
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1988
• ISBN: 5-07-000028-4

История создания машин началась очень давно, и за две с половиной тысячи лет своего существования они прошли путь от элементарной водяной мельницы до машины автономного действия — робота, наделенного некоторыми способностями, присущими только человеку. Пользуясь биологической терминологией, можно сказать, что машины в процессе своего исторического развития непрерывно эволюционировали, и так как они созданы человеком и в определенном смысле моделируют движения его органов, то поиск общего между машинами и биологическими объектами оказывается совершенно правомерным, особенно при популярном изложении теории машин и механизмов.

---

Существенные изменения произошли и за рубежом. Так, завод «Мерседес—Бенц» (Германия) начал устанавливать на своих легковых автомобилях вместо карбюраторных двигателей дизельные. Меняются также конструкция автомашин и их внешний вид: во второй половине 30-х годов сглаживается «угловатость» легковых автомашин, и они становятся более обтекаемыми. Учитывая, что автомашины вписываются в городской пейзаж и становятся его неотъемлемой частью, их окрашивают в яркие светлые тона. Представление об обтекаемости транспортных машин пришло в автомобилестроение из авиации, где ее изучение было обусловлено требованиями аэродинамики.

Авиация в нашей стране быстро достигла по всем показателям огромных успехов. Скорость самолетовистребителей возросла до 650 км/ч, а их спотолок» поднялся до 10 км. Самолеты 20-х и начала 30-х годов были преимущественно бипланами, т. е. имели две несущие плоскости, к концу 30-х годов стали строить в основном монопланы, что и дало возможность повысить летные качества самолетов, прежде всего скорость полета.

В 1923 г. под руководством советского авиаконструктора Константина Александровича Калинина в Харькове был построен первый отечественный пассажирский самолет К-1. Это был моноплан, имевший звездообразный двигатель с водяным охлаждением. В 1933 г. им же был построен один из самых больших для того времени самолет К-7 на 120 пассажиров. Он имел семь двигателей. В 30-х годах было создано мощное семейство самолетов АНТ, построенных под руководством крупнейшего авиаконструктора Андрея Николаевича Туполева, ученика Н. Е. Жуковского. На самолете АНТ-25 был впервые осуществлен беспосадочный перелет Москва — Северный полюс — Ванкувер (США).

В середине 20-х годов под руководством Аркадия Дмитриевича Швецова был создан первый советский авиационный двигатель с воздушным охлаждением. Это значительно облегчило дальнейшее развитие авиации.

Вернемся на землю. Сельское хозяйство в 20-х годах повсеместно начинает механизироваться. Увеличивается число тракторов, появляются машины новых типов. К этому времени в США и Канаде были изобретены машины, в которых были совмещены функции жатки-косилки и молотилки. Эти машины, названные комбайнами, были испытаны в нашей стране. С начала 30-х годов Запорожский завод «Коммунар» приступил к выпуску комбайнов своей конструкции. Тогда же в строй вошли Саратовский завод комбайнов и Ростовский завод сельскохозяйственных машин, на котором было начато производство зерноуборочных комбайнов. Заметим, кстати, что на заводе «Коммунар» еще в 20-х годах впервые в практике советского машиностроения была применена конвейерная система сборки машин (тогда завод выпускал жатки-лобогрейки).

Проводилась механизация и других сельскохозяйственных работ. Появились канавокопатели, машины для уборки овощей. В конце 30-х годов в США попытались создать свеклоуборочные комбайны. Первый патент на машину для уборки хлопка был выдан в США еще в 1850 г., но дело оказалось настолько трудным, что даже в конце 30-х годов хлопок практически повсеместно убирался вручную.

Быстрый рост машиностроения поставил новые задачи перед металлургией: советские заводы начали осваивать производство тяжелой металлургической техники. Быстрыми темпами закончилась реконструкция Старокраматорского машиностроительного завода, вступила в строй первая очередь Новокраматорского завода. В 30-х годах на этом заводе для «Запорожстали» был построен мощный обжимной двухвалковый прокатный стан, предназначенный для проката слябов. Одной из самых больших современных машин является блюминг — мощный обжимной прокатный стан, на котором можно прокатывать слитки весом до 20 т. Первый советский блюминг, изготовленный на Ижорском заводе, начал работать на Макеевском металлургическом заводе.

30-е годы — это время резкого скачка в развитии кузнечно-прессового оборудования, без которого было бы невозможным массовое производство машин. Одно из ценнейших достоинств этого оборудования — существенная экономия труда и металла: детали, изготовленные на прессах, почти не требуют дополнительной станочной обработки. Строительство мощных прессов началось в Германии и США в конце 20-х годов. В нашей стране в годы первых пятилеток удельный вес прессов и механических молотов отечественного производства значительно возрос. Был освоен выпуск паровых молотов с весом падающих частей 1—3 т, эксцентриковых прессов с усилием до 500 т и кривошипных прессов до 900 т, а также ножниц для резки металла, горизонтально-ковочных машин.

Естественно, что для приведения в действие таких мощных машин необходима была соответствующая энергетическая база. Основной энергетической машиной стала турбина. Габариты турбин и их мощность непрерывно росли. Так, еще в 30-е годы на Ленинградском металлическом заводе была построена турбина мощностью 100 МВт.

Но каким бы крупномасштабным и быстрым ни была машинизация производства, до полного вытеснения трудоемких и тяжелых работ, выполняемых вручную, было еще очень и очень далеко. Особенно это относилось к рудной и угледобывающей промышленности, строительству, металлургии, машиностроению. Проблема эта с каждым годом становилась все острее. Необходимо было обеспечить производство безотказно действующим, надежным и безопасным механизированным инструментом. К той же проблеме примыкала и задача создания внутризаводского и внутрипостроечного транспорта. В горнозаводском производстве, кроме того, надо было механизировать и основные технологические процессы.

Механизация в горном деле быстро развивалась в годы первой и второй пятилеток. Был налажен выпуск врубовых и навалочных машин, конвейеров, шахтных лебедок и насосов, буровых машин. Создание врубовых машин и на их основе угольных комбайнов было дальнейшим шагом вперед. Практически к 40-м годам советская угледобывающая промышленность по степени механизации заняла первое место в мире.

Подобно горной технике, производство строительных и дорожных машин в значительной степени было поставлено в годы первых пятилеток. Отечественные заводы освоили производство бетономешалок, растворомешалок и приступили к серийному выпуску экскаваторов.

В конце первой пятилетки на строительстве появились ленточные транспортеры, сперва импортные, а затем и отечественного производства. На ряде заводов осваивалось производство пневматических компрессоров, что позволило повысить уровень механизации трудоемких работ и обеспечило их безопасность. Был создан также электромеханический инструмент, при помощи которого были механизированы многие трудоемкие работы на строительстве и в машиностроении.

Началась механизация тяжелых и трудоемких работ также на транспорте. Появляются путеукладчики и балластировочные машины, осваиваются и внедряются различные механизмы.

Структура машин и механизмов в 30—40-е годы претерпевает некоторые изменения: в качестве структурных элементов в их состав, кроме жестких и гибких элементов, начинают входить жидкие, газообразные, электромагнитные, а затем и электронные элементы.

Вычислительные машины — прообраз искусственного мозга. Вторая мировая война внесла значительные коррективы в развитие машиностроения. Инженерная мысль работала в основном в направлении совершенствования средств ведения войны, но вместе с тем развивались и такие направления машинной техники, которая могла с неменьшим успехом работать на мирном поприще.

Известный американский математик Норберт Винер, которого принято считать одним из создателей кибернетики, писал о том, что в начале войны первейшей задачей было спасти города от сокрушительных атак с воздуха, поэтому зенитная артиллерия была одним из первых объектов научных исследований, особенно когда артиллерия была соединена с засекающим аэроплан устройством — радаром. Радарная техника, помимо изобретения новых своих собственных форм, использовала те же формы, что и уже существовавшая радиотехника. Кроме обнаружения самолетов при помощи радара, было необходимо сбивать их. Это выдвинуло задачу управления огнем. Большие скорости вызывали необходимость вычисления элементов траектории зенитных снарядов машиной и придания самой машине определяющей упреждение цели, коммуникативных функций, которые прежде выполнялись людьми.

В результате к концу войны в США уже были созданы первые модели электронно-вычислительных машин, а через несколько лет машины такого типа появились и в нашей стране. Тем самым была решена одна из важнейших задач современной техники, позволившая непосредственно перейти к решению сложных проблем автоматизации технологических процессов, производства и управления и сооружения машин нового типа, характерных для современной научно-технической революции.

Таким образом, машины начали овладевать еще одной функцией, свойственной человеку: они начали выполнять некоторые логические операции. За короткое время эти машины претерпели существенные изменения — они уменьшились в размерах, во много раз выросла скорость вычислительных операций и т. д. Электронные вычислительные машины могут управлять производственным процессом, экономикой предприятия, решать сложные математические задачи, рассчитывать полет самолетов и космических кораблей — словом, с огромной скоростью решать такие задачи, на которые множеству вычислителей понадобилось бы потратить годы, и даже такие задачи, которые вообще лежат вне пределов возможностей человека из-за чрезвычайной длительности и сложности расчетов.