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.

---

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.

Но и этим не ограничиваются возможности ЭВМ: они вводятся в структуру машин, приборов, технологических установок, чтобы на них и здесь возложить управленческие функции. Таким образом, ЭВМ иногда полностью, иногда частично взяли и здесь на себя то, что испокон веков было обязанностью человека работника.

В 70-х годах в нашей стране была построена машина для диагностики врожденных пороков сердца. Она работала по методу сопоставления того, что заложено было создателями в ее память, с данными, полученными при обследовании больного. С этой машины началось внедрение ЭВМ в медицинскую практику.

Овладение быстродействующими вычислительными машинами, внедрение их в жизнь, науку и производство, создание совершенно новых классов машин, заменяющих некоторые психофизиологические функции человека, являются одними из составляющих глубокого революционного процесса, охватившего весь мир и называемого научно-технической революцией. Эта революция характеризуется прежде всего такими особенностями, как автоматизация производства, развитие новых направлений в энергетике (строительство атомных электростанций), выход в космическое пространство, создание новых конструкционных материалов с наперед заданными свойствами, становление генной инженерии, бионики, информатики, повсеместное внедрение ЭВМ, превращение науки в производительную силу. Едва ли не все эти особенности тесно связаны с машиностроением, и роль последнего как ведущего направления в развитии народного хозяйства постоянно возрастает.

Мы видели, что машины эволюционируют, приобретают новые свойства. Однако этот процесс не только эволюционный. Он сплошь да рядом сопровождается изменениями революционного характера. Взять, к примеру, транспорт. Паровозы, безраздельно господствовавшие на протяжении полутора веков, освободили место тепловозам и электровозам. То же самое произошло и с паровыми двигателями, которые уступили место двигателям внутреннего сгорания. Затем возникли дизели, турбины, турбореактивные, реактивные и ракетные двигатели.

В послевоенные годы значительные изменения произошли в авиации: поршневые двигатели уступили место реактивным, что дало возможность поднять параллельную высоту полета («потолок») до 35 км, скорость полета — до 2500 км/ч. Естественно, что при этом менялся не только двигатель, но и весь самолет, этого требовали законы аэродинамики, условия повышения безопасности полетов, соображения экономики и т. д. Наряду с реактивными и турбореактивными двигателями стали использовать и турбовинтовые, высокоэкономичные и надежные, обеспечивающие высокую скорость и значительную дальность полета. В 50-х годах был создан первый турбовинтовой двигатель, занявший одно из ведущих мест в гражданской авиации.

Тогда же начался серийный выпуск турбореактивного лайнера Ту-104 конструкции Туполева. Этот лайнер на высоте 10 км развивал скорость 800 км/ч.

В 60-е годы коллектив под руководством Олега Константиновича Антонова создал самый большой в мире транспортный самолет АН-22 («Антей») — цельнометаллический моноплан с высокорасположенным крылом, на котором установлены четыре турбовинтовых двигателя, общая мощность которых сравнима с мощностью всей энергетики дореволюционной России. Естественно, что управление такими гигантами возможно лишь при очень высокой степени автоматизации.

Подобное явление наблюдается и в других отраслях народного хозяйства, где высокогабаритные машины зачастую оказываются необходимыми. Большая машина не только экономичнее соответствующего числа малых, но она тоже выполняет равную работу за меньшее время, кроме того, может выполнить и такую работу, которая находится вне пределов возможности малых. Так, одноковшовые экскаваторы изготовляются с объемом ковша до 6 м 3; проектируются модели с ковшами 12—20 м 3. Вскрышные экскаваторы сооружаются с емкостью ковша от 6 до 154 м3. Ходовое оборудование у наиболее мощных моделей — четыре спаренные гусеницы. Многоковшовые экскаваторы также имеют гусеничный, а иногда и шагающий ход. В частности, в роторных экскаваторах рабочий орган — ротор — имеет до 12, а иногда до 24 ковшей большой емкости. Эти экскаваторы могут перетащить грунт на расстояние до 150 м с глубиной копания до 25 м. В 60-е годы на Новокраматорском заводе был начат выпуск роторных экскаваторов производительностью 3000 мЭ/ч, а в следующем десятилетии — уже 5000 мЭ/ч.

Нужно отметить, что в экскаваторы, как, впрочем, и в некоторые другие машины, начали вводиться два важных усовершенствования. Это гидропривод и шагающий ход. Гидравлические механизмы имеют ряд преимуществ по сравнению с механическими и электромеханическими передачами: с их помощью можно получить быстродействующие системы большой мощности и высокой точности. Поэтому они находят себе применение на самолетах, на судах с подводными крыльями, на ракетах, на прессах, на металлообрабатывающем оборудовании, на землеройных машинах.

Росли габариты и энергетических машин. В конце 50-х годов в Харькове были сооружены паровые турбины мощностью 100 МВт. Эти Турбины успешно работали на отечественных тепловых электростанциях. Но вскоре выяснилось, что необходимы еще более мощные машины, и вот создаются турбины, мощность который за одно десятилетие возросла в 2,5—5 раз, а в 70-е годы мощность паровых турбин в одном агрегате увеличилась уже в 13 раз.

Растет также мощность гидротурбин, при этом наблюдается тенденция к снижению веса и одновременно к повышению технико-экономических показателен машины. Уже в 70-е годы мощность гидравлических турбин превысила 600 МВт в агрегате.

Все современные высокомощные и высокопроизводительные гигантские машины соответствуют потребностям конкретного периода в развитии общества. Однако увеличение габаритов, веса, мощности, скоростей не может быть беспредельным. В какой-то момент параметры машины войдут в противоречие с ее производительностью, экономичностью, стоимостью и возможностями эксплуатации. Тогда появится решение проблемы, основанное на новых принципах, будет создана новая машина или предложен новый технологический процесс.

В середине века были созданы машины, при помощи которых человек вышел в космическое пространство. Первый советский искусственный спутник Земли, первый полет человека в космос свидетельствовали о том, что возможности машин еще не исчерпаны. Правда, эти машины не похожи на машины прошлого века, которые, в свою очередь, также значительно отличались от своих «предков», хотя и не столь коренным образом. Меняются и принципы действия, и механизмы, из которых собрана машина, и материалы, из которых она изготовлена, ее форма и внешний вид. Бывает и так, что последнее оказывается решающим, старое содержание прячется под новой формой. Но какими бы разнообразными ни были машины и какие бы отрасли промышленности они ни обслуживали, всем им свойственно то, что они заменяют человека в какой-либо из его функций. Они заменяют или его физическую силу, или его профессиональное умение, или какую-либо из его физиологических функций, или его умственную деятельность. Важно еще и то, что с помощью машин можно воспроизвести не только те функции, которые присущи человеку, но и такие, которые ему не свойственны, но они есть у других представителей животного мира, например у дельфинов или пчел...

Говоря об экскаваторах, мы упоминали, что некоторые из них являются «шагающими». Шагающим машинам принадлежит большое будущее: такая машина может пройти и по бездорожью, и по пересеченной местности.

Мы только что говорили о машине как об искусственном «организме», способном заменять некоторые человеческие функции. Но она может заменить и целую группу функций и стать, таким образом, некоторым подобием человека.

Эта идея не нова. Мечты о создании механического человека встречаются в греческой мифологии, в сочинениях средневековых алхимиков и в трудах философов-просветителей. Еще два века назад многие механики работали над созданием автоматов, которые в большей или меньшей степени напоминали человека

и животных.